W 1947 ukończył Państwowe Gimnazjum i Liceum Koedukacyjne Pierwszego Stopnia w Aleksandrowie Łódzkim. Absolwent (1950) ówczesnego Państwowego Gimnazjum i Liceum im. T. Kościuszki w Łodzi (obecnie III LO w Łodzi). W 1954 ukończył Państwową Wyższą Szkołę Aktorską w Łodzi, a w 1971 Państwową Wyższą Szkołę Teatralną w Warszawie. Trzy lata później zaczął wykładać w łódzkiej szkole filmowej, na wydziale aktorskim. Od 1963 należał do PZPR.
W 1970, razem z żoną, otworzył w Warszawie własną scenę, Teatr Ochoty - Ośrodek Kultury Teatralnej, a wkrótce potem ognisko teatralne dla dzieci i młodzieży. Machulski szefował Teatrowi Ochoty do 1996. Scena miała być miejscem edukacji młodych ludzi sztuki i miejscem spotkania twórców z publicznością. Od 1975 Teatr Ochoty występował latem w Zamościu grając sztuki szekspirowskie. Te występy stały się zalążkiem dorocznego Zamojskiego Lata Teatralnego.
Działalność pedagogiczna stała się wkrótce ważnym zajęciem Machulskiego. W 1974 rozpoczął pracę w Państwowej Wyższej Szkole Filmowej, Telewizyjnej i Teatralnej w Łodzi. W latach 1981-1983 oraz 1991-1996 był dziekanem wydziału aktorskiego tej uczelni. W 1999, wraz z żoną, otworzył prywatną Szkołę Aktorską im. Haliny i Jana Machulskich, działającą przy ASSITEJ - Międzynarodowym Stowarzyszeniu Teatrów dla Dzieci i Młodzieży. Szkoła proponuje alternatywny program kształcenia aktorów zawodowych.
Występował na scenach wielu teatrów: w latach 1954-1955 Teatr Jaracza w Olsztynie, Teatr Ziemi Opolskiej w Opolu (1955-1957), Teatr im. Juliusza Osterwy w Lublinie (1957-1963), Teatr Nowy w Łodzi (1963-1966), teatrów Polskiego oraz Narodowego w Warszawie (1966-1970).
Był założycielem m.in.: agencji w Teatrze Lubelskim (1961), Sceny studyjnej w Łodzi (1964). Zagrał ok. 120 ról teatralnych oraz ok. 45 ról filmowych.
W młodości aktywnie uprawiał sport, grając w III-ligowym klubie piłkarskim Włókniarz Aleksandrów Łódzki.
Był ambasadorem Łodzi w staraniach o tytuł Europejskiej Stolicy Kultury. 12 listopada 2008 otrzymał tytuł Honorowego Obywatela Miasta Łodzi.
Zmarł na zawał serca w warszawskim Szpitalu Bielańskim, w wieku 80 lat. 28 listopada 2008 został pochowany w Alei Zasłużonych na Cmentarzu Wojskowym na Powązkach w Warszawie po mszy pogrzebowej w Kościele Wizytek. Pośmiertnie prezydent Lech Kaczyński odznaczył go Krzyżem Oficerskim Orderu Odrodzenia Polski.
W roku 2009 doroczne Nagrody Polskiego Kina Niezależnego otrzymały imię Jana Machulskiego - kilkuletniego członka OFFowej Akademii Filmowej i laureata pierwszej Nagrody za całokształt działań na rzecz polskiego kina.
{{Galeria
|Nazwa=Grób Jana Machulskiego na Wojskowych Powązkach
|wielkość=240
|pozycja=right
|Plik:Jan Machulski2 grób.JPG|(2012)
|Plik:Jan Machulski grób.JPG|(2009)
}}
* ''Ostatni dzień lata'' (1958, reż. Tadeusz Konwicki)
* ''Wolne miasto'' (1958, reż. Stanisław Różewicz)
* ''Orzeł'' (1959, reż. Leonard Buczkowski)
* ''Drugi człowiek'' (1961, reż. Konrad Nałęcki)
* ''Daleka jest droga'' (1963, reż. Bohdan Poręba)
* ''Wyspa złoczyńców'' (1965, reż. Stanisław Jędryka)
* ''Sublokator'' (1966, reż. Janusz Majewski)
* ''Rękopis znaleziony w Saragossie'' (1964, reż. Wojciech Has)
* ''Rzeczpospolita babska'' (1969, reż. Hieronim Przybył)
* ''Album polski'' (1970, reż. Jan Rybkowski)
* ''Pogoń za Adamem'' (1970, reż. Jerzy Zarzycki)
* ''Podróż za jeden uśmiech'' (1971) jako Stanisław Wanatowicz, ojciec Poldka
* ''Dyrektorzy'' (1975) jako lekarz
* ''Polskie drogi'' - serial telewizyjny (1976, reż. Janusz Morgenstern) jako mecenas Stefan Kozakiewicz, komunista (8-9, 11)
* ''Daleko od szosy'' - serial telewizyjny (1976, reż. Zbigniew Chmielewski) jako ojciec Ani
* ''Królowa Bona'' (1980) jako Wolski
* ''Białe tango'' (1981) jako Andrzej, przyjaciel Ireny (odc. 6)
* ''Vabank'' (1981, reż. Juliusz Machulski) jako Henryk Kwinto
* ''Vabank II, czyli riposta'' (1984, reż. Juliusz Machulski) jako Henryk Kwinto
* ''Kingsajz'' (1987, reż. Juliusz Machulski)
* ''Zabij mnie glino'' (1987, reż. Jacek Bromski)
* ''Deja vu '' (1990, reż. Juliusz Machulski)
* ''Szwadron'' (1992, reż. Juliusz Machulski)
* ''Psy'' (1992, reż. Władysław Pasikowski)
* ''Kuchnia polska'' (1993 jako doktor Kozłowski
* ''Psy 2. Ostatnia krew'' (1994, reż. Władysław Pasikowski)
* ''Komedia amerykańska'' (1996, reż. Juliusz Machulski)
* ''Cudze szczęście'' (1998, reż. Mirosław Bork)
* ''Kiler'' (1997, reż. Juliusz Machulski)
* ''Kiler-ów 2-óch'' (1999, reż. Juliusz Machulski)
* ''D.I.L.'' (2002, reż. Konrad Niewolski)
* ''Superprodukcja'' (2003, reż. Juliusz Machulski)
* ''Rodzina zastępcza'' (2003, reż. Wojciech Nowak)
* ''Vinci'' (2004, reż. Juliusz Machulski)
* ''Emilia'' (2005, reż. Piotr Matwiejczyk)
* ''Nie ma takiego numeru'' (2005, reż. Bartosz Brzeskot)
* ''1409. Afera na zamku Bartenstein'' (2005, reż. Rafał Buks)
* ''Co słonko widziało'' (2006, reż. Michał Rosa)
* ''Doręczyciel'' (2008, reż. Maciej Wojtyszko)
* ''Ostatnia akcja'' (2008, reż. Michał Rogalski)
* ''Orkiestra niewidzialnych instrumentów'' (2010, reż. Cezary Albin)
