Jan Machulski urodził się 3 lipca 1928 roku w Łodzi. Był jedynakiem. W czasie wojny, jako kilkunastoletni chłopak, pracował w zakładach samochodowych "Polski Fiat". W 1947 roku ukończył Państwowe Gimnazjum i Liceum Koedukacyjne Pierwszego Stopnia w Aleksandrowie Łódzkim. Grał wtedy w III-ligowym klubie piłkarskim Włókniarz Aleksandrów.

W latach 1950-54 studiował w łódzkiej PWSA. Podczas studiów poznał swoją przyszłą żonę - Halinę. Ich związek trwał 54 lata. Na scenie debiutował w Teatrze im. Jaracza w Olsztynie. Później grał m.in. w Opolu, Lublinie, Łodzi i Warszawie. W 1961 założył "agencję" w Teatrze Lubelskim, a w 1964 "Scenę studyjną" w Łodzi. Od roku 1963 zajmował się także reżyserią teatralną, a w roku 1971 ukończył studia na Wydziale Reżyserii w warszawskiej PWST. W 1970 założył wraz z żoną Teatr Ochoty, a przy nim ognisko teatralne dla dzieci i młodzieży, które wykształciło wielu polskich aktorów. Od roku 1974 był wykładowcą na Wydziale Aktorskim łódzkiej PWSFTViT, kilkakrotnie pełnił funkcję dziekana tego wydziału.

Zagrał prawie 100 ról filmowych. Debiutował w 1953 roku epizodyczną rolą junaka SP w "Sprawie konia", jednej z nowel filmu "Trzy opowieści". Pięć lat później zagrał w „Historii jednego myśliwca” Huberta Drapelli, „Orle” Leonarda Buczkowskiego, „Wolnym mieście” Stanisława Różewicza i „Ostatnim dniu lata” Tadeusza Konwickiego.
Rola w tym ostatnim, nagrodzonym Grand Prix na festiwalu filmów dokumentalnych i krótkometrażowych w Wenecji oraz Nagrodą Główną dla filmu eksperymentalnego na EXPO’58 w Brukseli, przyniosła mu duże uznanie i popularność. „W okresie, kiedy wszystko wyjaśniano gadaniem, bohaterowie niemal nie mówią” – pisał o filmie Jerzy Płażewski. Historia opowiedziana jest za pomocą gestów i kadrów. „[Aktorzy], a zwłaszcza Machulski, grali tak, że nie czuło się w nich aktorstwa. Dla mnie taka gra jest najlepsza, tak jak najlepszy jest w powieści styl, którego się nie zauważa” - zanotowała w swoich pamiętnikach Maria Dąbrowska.

Sam Machulski we wspomnieniach zatytułowanych „Chłopak z Hollyłódź” pisał: „Grając w filmach poznawałem specyfikę aktorstwa filmowego. Zobaczyłem siebie, mogłem eliminować złe rzeczy. Nauczyłem się, że lepiej mniej niż dużo. (...) Wiedziałem, że zbliżenie musi być krótkie. Że montaż gra za mnie. Że gram w kinie w moll, a w teatrze w dur.”

Wśród jego najważniejszych ról filmowych są kreacje w „Rękopisie znalezionym w Saragossie”, „Sublokatorze”, „Lalce”, „Rzeczpospolitej babskiej”, „Sąsiadach”, „Albumie polskim”, „Pogoni za Adamem”, „Psach” oraz wspaniałe role w filmach syna, Juliusza Machulskiego: w „Vabanku”,  „Vabanku II”, "Kingsajz", "Szwadronie", "Kilerze" czy "Vincim". Grał również w popularnych polskich serialach telewizyjnych: „Polskich drogach” Janusza Morgensterna czy „Daleko od szosy” Zbigniewa Chmielewskiego.

Scenariusz do filmu "Sublokator" Janusz Majewski napisał specjalnie dla niego. Machulski zagrał w filmie jedyną męską rolę, tytułowego sublokatora. „Postać Ludwika, cichego naukowca, który wpada w pułapkę zastawioną przez kilka samotnych kobiet, wymagała dyskretnego, zręcznego komizmu, jaki bardzo lubię” - mówił o tej roli aktor.
Rola  kasiarza Henryka Kwinto w "Vabanku" była dla niego szczególnie ważna: "Film wspaniały. Spotykam się z ogromną sympatią ludzi. Łapią się za ucho, uśmiechają. To ważny moment w moim filmowym życiu. Warto było czekać na taką rolę. (…) Kwinto stał się moją kultową rolą. Tak mnie witają starzy i młodzi, a nawet bardzo młodzi ludzie. Również za granicą, w ośrodkach polonijnych popularność tej roli jest ogromna. Zarówno w Europie, Ameryce, jak i w RPA" - pisał we wspomnieniach.

Latem tego roku zagrał w "Ostatniej akcji", debiutanckim filmie Michała Rogalskiego, w którym byli członkowie Szarych Szeregów ponownie stają ramię w ramię, aby bronić bliskich przed chciwością bezwzględnego mecenasa.

Podczas koncertu z okazji 80. urodzin mówił "Gazecie Wyborczej": "Mam cztery dwudziestki. Tak mówią Francuzi, a ja to sobie przejąłem, bo <osiemdziesiątka> kojarzy się ze staruszkiem. (…) Czuję się, jakbym znowu się narodził. I myślę, jak ten chłopak będzie się dalej rozwijał".