1951 Theaterdebüt, 1958–60 Chefregisseur am Leningrader Komsomol-Theater; ab 1955 Filmschauspieler, ab 1964 auch Filmregisseur. Als Darsteller ist Bykow besonders in tragikomischen, satirischen und exzentrischen Rollen bekannt (u. a. »Andrei Rubljow«, 1966). Neben der Regiearbeit übernahm Bykow häufig auch Rollen in seinen Filmen.