A Washington állambeli Centraliában jött a világra Mercier Philip Cunningham néven egy ügyvéd középső fiaként. Már kiskorától a tánc bűvöletében élt, igen nagy hatást gyakorolt rá első tánctanára, Maude Barrett. 1937-től Seattle-ben, a Cornish College-ben kezdett színészetet tanulni. A szöveghez kötöttséget és a színjátszás mimikai lehetőségeit azonban túlságosan konkrétnak és korlátozottnak érezte a tánc kínálta kifejezési lehetőségekkel szemben, s hamarosan a tánc szakra iratkozott át. Martha Graham, a modern táncművészet amerikai nagyasszonyának meghívására 1939-ben New Yorkba költözött, és hat évig a Martha Graham Dance Company szólistájaként lépett színpadra, később koreográfiáival is bemutatkozott. Első szólóestjét 1944 áprilisában New Yorkban adta.
A hat táncból álló előadás zenéjét a kortárs komolyzene egyik nagy alakja, John Cage szerezte, aki a Cornishban töltött évek óta volt Cunningham társa az alkotásban és a magánéletben is.
Együttműködésük a kritika jellemzése szerint zene volt a fülnek és lélegzetelállító látvány a szemnek.
Az ötvenes években dolgozta ki sajátos mozgásművészeti koncepcióját, melynek megvalósítására 1953-ban a kísérletező szellemiségű Black Mountain College-ban létrehozta saját társulatát. A Merce Cunningham Dance Companyt kezdettől fogva az újítás jellemezte, a tér, az idő, a technológia és az emberi mozgás gyökeresen új megközelítésmódjáról váltak ismertté. Együttese számára több mint 200 táncot és 800 performanszot koreografált, táncosaitól magas technikai virtuozitást és teljes odaadást követelt meg. Művészetének lényegét az egyik alapító tag így fogalmazta meg:
"Merce sokkal több ajtót nyitott meg az őt követő nemzedékek számára, mint ahányon ő maga hajlandó lett volna belépni."
Hat évtizedes pályafutása során forradalmasította a modern táncművészetet, az absztrakt mozgáskultúra új formáit alakította ki, koreográfiái az emberi mozdulatot állították a középpontba. Tagadta, hogy a táncnak szavakra lefordítható mondanivalót kellene kifejeznie, csak "tiszta" táncot akart alkotni, amely gyakran a ritmust, de még a zenét is nélkülözte. A zene és a tánc nála egy térben és időben, de egymástól függetlenül léteztek, koreográfiáit a muzsikától elválasztva alkotta, együttese tagjainak olykor próba nélkül kellett az előadás estéjén kiválasztott zenére táncolniuk.
Koreográfiáiban nagy szerepet szánt a véletlennek, olykor a kínai Ji Csing jóskönyvből, kockavetéssel vagy pénzfeldobással választotta ki az egymás után következő mozdulatokat.
Dadaista, szürrealista és egzisztencialista motívumokat is hordozó kísérletei felszabadítóan hatottak a kortárs művészetek más ágaira - képzőművészet, színház, építészet -, így méltán nevezik az amerikai avantgárd egyik vezetőjének. Pályáját meghatározó állandó újításai és kísérletező látásmódja nem csak a tánc, hanem a vizuális és előadóművészetek műfaji határait is újraírták. A pop-art olyan jelentős képviselőit ösztönözte alkotásra, mint Robert Rauschenberg, Jasper Johns és Andy Warhol. Az általa kidolgozott sajátos tánctechnika, a Cunningham-technika a mai modern táncművészképzés alaptananyaga.
A megújulás iránti fogékonysága vezette el a film- és videóművészet nyújtotta lehetőségek (vágás, ráközelítés, megvilágítás, méret- és ritmusváltoztatás) táncművészeti kifejezésmódként való felhasználásához. Az 1990-es évektől a DanceForms nevű számítógépes szoftverrel modellezte és komponálta meg koreográfiáit.
Darabjait a világ valamennyi jelentős színháza műsorára tűzte, többek között a New York City Ballet, a Ballet of the Paris Opéra, a Zürich Ballet és a londoni Rambert Dance Company. Nyolcvanadik születésnapját 1999-ben a New York-i Lincoln Centerben egy Mihail Barisnyikovval előadott különleges duettel ünnepelte. Együttese Budapesten is járt, 2006-ban a Művészetek Palotájában léptek fel a Budapest táncfesztiválon, az idős mester ekkor már karosszékből irányította munkájukat. 2009 áprilisában, kilencvenedik születésnapján Nearly Ninety (Majdnem kilencven) címmel mutatták be új koreográfiáját.
Néhány hónappal később, 2009. július 27-én halt meg New Yorkban. Társulata, a Merce Cunningham Dance Company - Cunningham végrendelkezése alapján - kétéves nemzetközi búcsúturnét követően feloszlott, a koreográfiák jogai a Merce Cunningham Alapra szálltak.
Szintén végső kívánságára hamvait fiolákba tették, és társulata tagjai között osztották szét.
Életéről Roger Copeland Merce Cunningham - A modern tánc modernizálása címmel írt könyvet, amely magyarul is megjelent.
Születésének centenáriumát április 16-án Londonban, New Yorkban és Los Angelesben nagyszabású, a világhálón is nyomon követhető műsorral ünneplik meg. A száz szóló éjszakáján (Night of 100 Solos) a három világvárosban hetvenöt táncos táncol majd egyidejűleg, akik száz-száz szólót adnak elő Cunningham koreográfiái közül, amelyek ma is kihívást jelentenek a táncosok számára.