Né à Tel Aviv, l'acteur israélien Chaim Topol débute sa carrière sur les planches au sein de l'armée nationale, chantant et dansant dans des spectacles itinérants, et divertissant les troupes durant plusieurs années. Une fois revenu à la vie civile, il monte une troupe de théâtre. En 1961, il apparaît dans son premier long métrage, I Like Mike.
En 1966, il porte avec succès au théâtre la comédie musicale Un violon sur le toit. Il y incarne ce qui restera comme le rôle de sa vie, celui du laitier Tevye. La pièce est adaptée au cinéma par Norman Jewison sous le titre Un violon sur le toit.
Le film est nommé à huit Oscars, et en remporte trois, dont celui de la Meilleure musique originale pour John Williams. Topol, lui, est nommé dans la catégorie Meilleur acteur.
Il apparaît ensuite au générique de Galileo de Joseph Losey (1975) et Flash Gordon de Mike Hodges (1980), dans le rôle du Dr Hans Zarkov.
Un an plus tard, sur une suggestion de Dana Broccoli, femme du producteur Albert Broccoli, Topol est engagé dans Rien que pour vos yeux pour jouer Milos Columbo, contrebandier de valeurs précieuses et... de pistaches (un ajout suggéré par Topol lui-même).
Privilégiant le théâtre et la scène, le comédien se fait rare sur les écrans. Sa dernière apparition est dans À la recherche du passé de Jeroen Krabbé, sorti en 1998, une tragique histoire liée à l'Holocauste. Il s'éteint le 9 mars à 87 ans.