Minnesotában született, később Los Angelesben nevelkedett. A hatvanas évek végén lett a Monty Python tagja, ő volt az egyetlen amerikai közöttük, Gilliam nem elsősorban alakításai, inkább rövid animációinak köszönhetően vált emlékezetessé, melyek a különböző jeleneteket kötötték össze. A Gyalog-galopp társrendezője volt, később a Monty Pythonból való kiválása után olyan filmeket rendezett, mint a Brazil, a Münchausen báró kalandjai, a Halászkirály legendája, a 12 majom vagy a Félelem és reszketés Las Vegasban.
Hozzászólások