Va començar treballant com a acomodador al teatre Palace de Broadway, on va descobrir el vodevil. Allà va començar a desenvolupar el seu sentit pels gags i el timing (ritme i velocitat d’una escena o acció en l’animació). Entre el 1913 i el 1914 va començar a treballar com a muntador de pel·lícules per a Pathé Exchange.
El 1921 va crear els estudis Fleischer amb el seu germà gran, Max Fleischer. D’aquest estudi d’animació van sortir personatges com Popeye i Betty Boop. Els germans Fleischer van començar fent Out of the Inkwell, una serie de pel·lícules animades protagonitzada pel seu personatge Koko el Pallasso. Del 1914 al 1916 van produir tres curts per demostrar el funcionament d’una invenció seva, el rotoscopi: un ingeni per animar calcant fotogrames d’acció real i així dotar de moviments més realistes els dibuixos animats.
Les seves obres més conegudes són Els viatges de Gulliver (1939), Saltarín va a la ciutat (1941) i Imagination (1943), amb la que va guanyar un Oscar.
