Nacido en Barcelona en 1932, Guillén comenzó la carrera de Derecho pero la abandonó para dedicarse al teatro. Formado en las tablas, sobre todo del Teatro Español Universitario, al principio tuvo complicado acceder a papeles en la gran pantalla por lo que se centró en el medio escénico. No obstante, su nombre aparece en más de cien títulos del cine español
Además, debido a su deseo de ser realizador, se matricuó, aún sin contar con la edad reglamentaria, en el Instituto de Investigaciones y Experiencias Cinematográficas (IIEC), tal y como recuerda en su web la Academia de Cine. Guillén se casó con Gemma Cuervo, con la que tuvo tres hijos, de los que dos han seguido sus pasos en la interpretación dando pie a la saga de actores de los Guillén Cuervo.
Fernando Fernán Gómez, en su faceta de director, le dio una de sus primeras oportunidades en el mundo del celuloide para interpretar a Rafael en El mundo sigue. Anteriormente, había aparecido en Un día perdido, La frontera del miedo, y Búsqueme a esa chica, entre otras.
Sería en los años ochenta cuando encontró su sitio participando en filmes como El caso Almería, de Pedro Costa, o El pico 2, de Eloy de la Iglesia. Poseedor de una voz particular, Gallego Guillén trabajó a las órdenes de Pedro Almodóvar en Mujeres al borde de un ataque de nervios, así como en La ley del deseo y Todo sobre mi madre.
Optó al Goya en tres ocasiones y ganó el galardón a la Mejor Interpretación Masculina Protagonista en 1991 por un filme de Gonzalo Suárez, Don Juan en los infiernos. También recibió la Medalla de Honor del Círculo de Escritores Cinematográficos, el Premio Sant Jordi de Cine, la Medalla de Oro al mérito en las Bellas Artes, el TP de Oro, el Fotogramas de Plata, y recibió diferentes homenajes en diversos festivales cinematográficos como los de Vitoria, Benalmádena, Igualada o Islantilla.
Paralelamente, siempre desarrolló una amplia carrera en televisión y el teatro del que anunció su retirada en 2008 para centrarse en otros trabajos. El vals del adiós, un monólogo de Louis Aragón sobre la vida y la muerte, fue su último despedida de esta arte escénica.
