Oskar Fischinger wurde am 22. Juni 1900 in Gelnhausen geboren. Anfangs strebte er eine musikalische Karriere an, so lernte er schon als Schüler das Geigenspiel und begann eine Lehre bei einem Orgelbauer, der dann allerdings in den Ersten Weltkrieg eingezogen wurde. Eine neue Lehre nahm Fischinger als Zeichner beim Stadtbaumeister von Gelnhausen auf, 1916 zog er nach Frankfurt und setzte dort in einer Turbinenfabrik seine Lehre fort, die er als Maschinenbau-Techniker abschloss. Im August 1922 erhielt Fischinger ein Zeugnis als Ingenieur.

1921 besuchte Fischinger in Frankfurt die Weltpremiere von Walther Ruttmanns abstraktem Animationsfilm "Lichtspiel Opus I." – die Initialzündung für seine Beschäftigung mit dem abstrakten bzw. absoluten Film - und wurde durch Dr. Bernhard Diebold mit Ruttmann bekannt gemacht. Fischinger und Ruttmann blieben in brieflichem Kontakt, und im November 1922 schlossen sie einen Lizenzvertrag für eine von Fischinger entwickelte Wachs-Schneidemaschine für Animationsfilme, die auf arbeitssparende Weise fließende Bildsequenzen zu erstellen half: Von einem Wachsblock wurden dünne Scheiben abgeschnitten und mit Einzelbildschaltung aufgenommen. Fischinger unternahm zudem weitere Animations-Experimente, darunter mit abstrakten dreidimensionalen Wachsfiguren, verwirbelten Farbflüssigkeiten und abstrakten Diagrammen.

Fischinger zog nach München, um sich dort ganz dem Filmemachen zu widmen. Er realisierte eigene abstrakte Werke in verschiedenen Animationstechniken und arbeitete außerdem als Animator an mehreren gegenständlichen Cartoon-Filmen von Louis Seel in der Rotoscope-Technik mit. Im Auftrag des Komponisten Alexander Lászlo zeigte er einzelne seiner Filme bei dessen "FarbLichtMusik"-Veranstaltungen, die Konzerte mit Lightshow und Mehrfachprojektionen verbanden.

Als die Firma Louis Seel & Co in finanzielle Turbulenzen geriet, war Fischinger im Juni 1927 gezwungen, München zu verlassen, und wanderte zu Fuß nach Berlin, wo er jedoch Schwierigkeiten hatte, eine Arbeit zu finden. Im Juli 1928 war er bei der Ufa tätig und schuf Spezial-Effekte für Fritz Langs wegweisenden Science-Fiction-Film "Die Frau im Mond". Im Jahr darauf brach er sich auf dem Ufa-Gelände ein Bein, was er als Zeichen interpretierte, sich ausschließlich seinem abstrakten Filmschaffen zu widmen. So produzierte er in den nächsten drei Jahren eine Serie schwarz-weißer "Studien", die er exakt auf Musikstücke synchronisierte und die so erfolgreich waren, dass Fischinger 1932 seinen Bruder Hans, seine Ehefrau Elfriede und drei weitere Frauen in seinem Studio anstellen konnte.

In der folgenden Zeit widmete sich Fischinger Experimenten mit gezeichnetem, synthetischem Ton und arbeitete in Zusammenarbeit mit Bela Gaspar an der Entwicklung eines subtraktiven Drei-Farben-Film-Verfahrens – "Gasparcolor". Als die Nationalsozialisten 1933 an die Macht kamen, verschwanden die abstrakten Film- und Kunstgemeinschaften und ihre Vertriebskanäle schnell, denn die NS-Kulturpolitik richtete sich gegen alles, was als "entartete Kunst" galt. 1934 stellte Fischinger dennoch seinen ersten mit Gasparcolor hergestellten Farbfilm "Kreise" ("Alle Kreise erfasst Tolirag") vor. Seine folgenden Farbfilme "Muratti greift ein" und "Komposition in Blau" kamen bei Kritik und Publikum so gut an, dass Fischinger einen Vertrag von Paramount angeboten bekam. Im Februar 1936 emigrierte er in die USA und ging nach Hollywood.

Seine Anläufe, in großen Studios zu arbeiten, scheiterten jedoch an Fischingers Sprachschwierigkeiten sowie an seiner oft kompromisslosen Haltung. Von kurzer Dauer waren die Engagements bei Paramount (1936), MGM (1937), wo er zu Liszts "Ungarische Rhapsodie Nr. 2" den Film "An Optical Poem" drehte, und Disney (1938-39), zu dessen "Fantasia" er an der Visualisierung der Bach'schen "Toccata und Fuge" arbeitete, dann aber wegen zu starker Eingriffe seitens des Studios abbrach.
Von kurzer Dauer war später (1941-42) auch die Mitarbeit an einem der vielen aufgegebenen Projekte von Orson Welles.

Hilla Rebay, Kuratorin der Solomon Guggenheim-Stiftung, half Fischinger mit mehreren Stipendien über die schweren Kriegsjahre. Wegen Meinungsverschiedenheiten über den künstlerischen Wert seines Films "Motion Painting No. 1." (1947) zu Bachs Brandenburgischem Konzert No. 3 entzweiten Rebay und Fischinger sich jedoch. Er erhielt danach weder von ihr noch aus anderen Quellen ausreichende Förderung, sodass er kein eigenes filmisches Projekt mehr vollenden konnte, lediglich ein paar Werbespots realisierte er noch in den 1950er Jahren. Bereits davor hatte er sich aus Frust, nicht mehr unabhängig Filme drehen zu können, verstärkt der Ölmalerei zugewandt.

Fischinger blieb weiterhin ungemein produktiv, und seine Gemälde wurden in zahlreichen Ausstellungen präsentiert, doch sehr viele weitere künstlerische und filmische Projekte blieben unrealisiert beziehungsweise unvollendet. In den späten 1940er Jahren entwarf er den Lumigraph, ein raffiniertes Lightshow-Gerät für den Hausgebrauch, das bei einigen Aufführungen zu Musik zum Einsatz kam, ihm finanziell aber kaum etwas einbrachte.

Nach langjähriger Krankheit starb Oskar Fischinger am 31. Januar 1967 in Hollywood.

Seitdem wurde sein Schaffen in zahlreichen Ausstellungen weltweit gewürdigt, seine filmischen Pionierleistungen insbesondere in der großen Schau "Oskar Fischinger (1900–1967): Experiments in Cinematic Abstraction" 2012/13 im EYE Filmmuseum in Amsterdam.