1936'da Adapazarı'nda doğan Gencer, 1962 yılında sinemaya atıldı ve kariyerinde 200'e yakın filmde oynadı. Türk sinemasında 'Kötü Adam Karakteri' rollerinde tanınan sanatçı, alçakgönüllülüğü ve kendine özgü gösterişli yürüyüşüyle, duruşuyla tanınırdı. Sinema ve dizi filmlerde rol almıştır. Yıldırım Gencer son zamanlarında yalnız yaşamaktaydı. Bir filminde yönetmenlik de yapan sanatçının Gündüz adında bir kardeşi bulunmaktaydı.
Gencer, 18 Ocak 2005 günü, Akyazı'daki evinde bir kalp rahatsızlığı geçirdi ve komşuları tarafından ölü bulundu. Düzce'deki Kuzuluk Aile Kabristanı'nda gömüldü.