16 éves korától filmrendező akart lenni, első próbálkozásra bekerült a Színház- és Filmművészeti Főiskola (ma egyetem) filmrendező szakára. 1961-ben diplomázott Máriássy Félix osztályában. A lengyel és a francia új hullám hatására kibontakozott magyar új hullám egyik vezéregyénisége lett, művészi fejlődését döntően befolyásolta François Truffaut és Jean-Luc Godard munkássága. A Balázs Béla Stúdiót 1958 decemberében alapították a Fészek klubban filmrendező társaival. 1985 óta egyetemi tanárként oktat a Filmművészeti Egyetemen. 1991 óta az Európai Filmművészeti Akadémia alelnöke.

Állandó alkotótársa az Oscar-díjra jelölt Koltai Lajos operatőr. Több mint 60 nemzetközi díjat nyert filmjeivel. 1982-ben Oscar-díjat kapott a Mephisto című filmért, és jelölték Bizalom, Redl ezredes és Hanussen című filmjeit is a legjobb idegennyelvű film kategóriában. Négy díjat vehetett át Cannes-ban, megkapta a David di Donatello-díjat a Mephistóért, a Brit Filmakadémia legjobb külföldi filmnek járó díját a Redl ezredesért, továbbá két filmjével, a Bizalommal és az Édes Emma, drága Böbe című filmjével nyert díjat a Berlini Nemzetközi Filmfesztiválon. A napfény íze 1999-ben Európai Filmdíjat kapott.