草刈正雄是日美混血,其父是一名美国军人。草刈没读完高中,就被星探相中后离开家乡来到东京,成为资生堂的专属模特。他曾经为“MG5”等男性美容用品做广告,凭借其养眼的外形和轻快的语调很快赢得了大人气。模特合同期满之后,草刈决定进军演艺界。他进入野中真里子开的演员培训所“野中塾”学习演戏,磨炼自己的演技。1974年,草刈出演了电影《卑弥呼》,正式出道。就在同一年,草刈邂逅了自己年轻时代的代表作——电影《冲田总司》,他在片中饰演幕末新选组的名剑士冲田总司。历史上英年早逝的冲田总司其实并非美男子,以往的影视作品也不会刻意找帅哥来出演此角,而草刈的出演从此在人们心中留下了“冲田总司即美男子”的印象。除了这两部片子,这一年草刈还演了三部电影,这样高的活跃度为他赢得了1975年“黄金飞翔奖”的新人奖。1985年~1986年在NHK拍摄的时代剧《真田太平记》中出演男主角,有“日本第一武士”之称的真田幸村。由于天生禀赋的西洋风气质,他的角色多为具有贵族相的人物或是大实业家。在观众们心目中,草刈是天生的美男子,而他则一直在尝试突破自己的“美型”框框,开始塑造搞笑的喜剧角色或者具有怪僻的配角,努力拓宽戏路。他的主要代表作有电影《复活之日》,《肮脏英雄》,电视剧《花之乱》,《手机刑事》等。2019年,出演三谷幸喜执导电影《失忆了!》饰演邪恶的官房长官。2020年9月15日,出演由松冈茉优主演的电视剧《钱断情始》播出。2022年,参演电视剧《实诚中介》。2023年,参演的电视剧《侦探罗曼史》播出。2023年6月16日,出演的电影《紧急审讯室THEFINAL》上映。6月2日,参演的电影《剧场版紧急审讯室THEFINAL》宣布延期上映。2024年1月9日,参演的电视剧《正直不动产》在NHK播出。
1988年,草刈正雄和交往了十年的模特大冢悦子结婚。两人育有两个女儿和一个儿子。如今,草刈的小女儿草刈麻有也进入了演艺圈。2007年,麻有和老爸搭档在喜剧片《0093女王陛下的草刈正雄》中扮演一对父女。2015年2月,草刈正雄的长子在东京涉谷的公寓坠楼身亡。
2017年10月,2017东京国际电视节最佳男配角。