À 18 ans, il s’inscrit à la Glasgow Film Society, où il découvre la pertinence du cinéma comme moyen d’expression grâce aux films d’Eisenstein, de Poudovkine et d’Oskar Fischinger. Sans argent, sans caméra ni projecteur, il trouve le moyen de se procurer de la pellicule usagée, enlève l’émulsion et peint des dessins abstraits directement sur le support devenu transparent. Il devient membre de la Glasgow School of Art Film Group, ce qui lui permet de réaliser son premier film, Seven Till Five (1933, c. m.), un documentaire stylisé sur les activités quotidiennes de l’école, tourné en direct. Premier prix du Scottish Amateur Film Festival à Glasgow, ce succès lui vaut un appui financier de son école. En 1935, il réalise quelques courts métrages, dont Colour Cocktail, présent é au Third Scottish Amateur Film Festival. Un membre du jury, John Grierson, alors directeur du General Post Office Film Unit de Londres (GPOFU), le remarque, lui accorde un prix et l’invite à joindre le GPOFU. Avant d’accepter la proposition, il termine, en collaboration ave collaborc Helen Biggar, son dernier film en tant qu’amateur, <em>Hell Unlimited (1936, c. m.), une protestation contre la guerre, réalisée avec des marionnettes et des diagrammes, filmée en animation et en prises de vues réelles. Peu de temps après son entrée au GPOFU, McLaren est mis en disponibilité pour accompagner, à titre de cameraman, Ivor Montagu, qui se rend en Espagne pour tourner Defence of Madrid (1936, c. m.), en pleine guerre civile. De retour au GPOFU, il poursuit son apprentissage en réalisant quatre films sous la supervision d’Alberto Cavalcanti, notamment Love on the Wing (1937, c. m.), dessiné directement sur pellicule. C’est par sa découverte du surréalisme et de la technique des métamorphoses telle que la pratique alors Émile Cohl que germe dans l’esprit de McLaren la conception de ce film publicitaire destiné à la promotion du service postal aérien du Royaume-Uni. En outre, il est confirmé dans cette voie par la révélation d’un film peint à même la pellicule, A Colour Box (L. Lye, 1935, t. c. m.). À la fin des années 30, il s’enthousiasme en voyant pour la première fois Une nuit sur le mont Chauve (A. Alexeïeff, 1933, c. m.). La possibilité de jouer avec l’ombre et la lumière le séduit. Cette idée produira sur lui un effet progressif et détourné qui aura pour aboutissement La poulette grise (1947, c. m.). Cohl, Lye et Alexeïeff marqueront profondément le jeune McLaren.

Toujours vers la fin des années 30, il commence ses essais sur le son synthétique. Détaché auprès du Film Centre de Londres en 1938, il réalise The Obedient Flame (1939, c. m.), un documentaire sur les avantages de la cuisinière à gaz. Il émigre aux États-Unis en 1939 et se fixe à New York. Quelques mois plus tard, la chaîne NBC lui commande un message de bons vœux pour la Saint-Valentin. Il entre ensuite au service de Caravelle Films. À titre personnel, il produit plusieurs films en traçant des motifs abstraits à même la pellicule: Scherzo (1939, t. c. m.), Allegro (1940, t. c. m.), Stars and Stripes (1940, t. c. m.), Dots (1940, t. c. m.), Loops (1940, t. c. m.) et Boogie- Doodle (1940, t. c. m.). Le Guggenheim Museum of Non-Objective Art fait l’acquisition de ces films. John Grierson, devenu commissaire à la cinématographie canadienne, lui propose en 1941 de venir travailler à l’ONF, nouvellement fondé à Ottawa. La plupart de ses premiers films sont destinés à stimuler l’effort de guerre : V for Victory (1941, t. c. m.), Fivefor Four (1942, t. c. m.), Hen Hop (1942, t. c. m.), Dollar Dance (1943, c. m.), Keep Your Mouth Shut (1944, t. c. m.). À la fin de 1942, Grierson lui confie la mise sur pied d’un service d’animation. Après 14 mois de travail pour y parvenir, il peut de nouveau se consacrer pleinement à la réalisation et apporte sa contribution à la série « Chants populaires » en signant C’est l’aviron (1944, t. c. m.) et Là-haut sur ces montagnes (1945, t. c. m.). Il coréalise Begone Dull Care (1949, c. m.) avec Evelyn Lambart, un film dont toutes les images ont été dessinées, peintes ou gravées sur pellicule cadrée et non cadrée. En 1949, McLaren interprète l’esprit de la musique de jazz d’Oscar Peterson et la met en couleur en un magistral contrepoint, matérialisant ainsi un rêve qu’il entretient depuis qu’il a vu Studie #7 (O. Fischinger, 1931, c. m.). La même année, il part pour la Chine, où il participe à un projet d’éducation audiovisuelle sous l’égide de l’UNESCO. Il réalise, pour le Festival of Britain, Around Is Around (1950, c. m.) et Now Is the Time (1951, t. c. m.) en stéréoscopie (3D), une technique qu’il songe depuis longtemps à aborder, mais qu’il ne touchera plus après ces deux expériences. Encore là, il fait œuvre de pionnier. En réaction à la guerre de Corée, il tourne Neighbours (1952), c. m.), une parabole sur la fureur destructrice, avec des personnages réels animés par pixillation, technique qu’il porte à sa perfection. Le film est couronné d’un Oscar. L’année suivante, McLaren se rend en Inde pour prendre part à un projet semblable à celui de la Chine. De retour au pays, il termine bientôt Blinkity Blank (1955, c. m.), film entièrement gravé sur pellicule opaque et dont les images sont animées par intermittence, selon un procédé propre au cinéaste. Blinkity Blank remporte la Palme d’or du court métrage au Festival de Cannes. McLaren poursuit son œuvre dans les nouveaux studios de l’ONF à Montréal et utilise des éléments découpés pour Rythmetic (1956, c. m.), petite leçon d’arithmétique peu orthodoxe, et pour Le merle (1958, t. c. m.), illustration d’une autre chanson folklorique. Entre les deux, il revient à la pixillation pour animer le personnage de A Chairy Tale (1957, c. m.), en l’occurrence Claude Jutra, qui en est le coréalisateur. Il reprendra cette même technique pour s’animer lui-même, aux prises avec un micro récalcitrant, dans Opening Speech (1960, c. m.). Avec audace, il prend comme point de départ de simples lignes (Lines Vertical, 1960, c. m.), puis les renverse à 90 degrés (Lines Horizontal, 1961, c. m.) et obtient un résultat différant complètement du film original. Par la suite, il combine les deux et fait se rencontrer toutes ces lignes à la croisée de leur chemin (Mosaic, 1965, c. m.). C’est l’art « Op », en mouvement et en couleurs clignotantes. Après quoi il se tourne vers la danse, qu’il a toujours affectionnée. En utilisant l’image chronophotographique, il crée un poème visuel d’une ineffable beauté, Pas de deux (1967, c. m.) ; il filme au ralenti Ballet Adagio (1972, c. m.) et met un terme à sa prodigieuse carrière avec Narcissus (1983, c. m.), ballet filmé reprenant une légende de la mythologie grecque.