연세대 사회학과 시절 단편영화 〈백색인〉(1993)을 연출했고, 1994년 영화감독이 되기 위해 한국영화아카데미 11기로 입학하였다. 〈프레임 속의 기억〉(1994)과 졸업작품으로 단편 <지리멸렬>을 만들어 홍콩영화제와 밴쿠버영화제에 초청되는 등 주목을 받았다. 그의 장편 데뷔작은 이성재, 배두나가 주연했던 바로 <플란더스의 개>. 비록 흥행엔 실패했지만, 2000년 홍콩영화제 국제영화비평가연맹상(FIPRESCI Award), 뮌헨영화제 신인감독상(High Hope Award) 등을 수상하여 이 작품에서 보여준 감독의 재능은 충무로에서 가장 기대되는 영화인으로 만들었다.

그 후, 경기도 화성 연쇄 살인 사건을 모티브로 만든 <살인의 추억>으로 2003년 산세바스찬영화제에서 감독상(Silver Shell for Best Director)과 국제영화비평가연맹상, 동경영화제 아시아영화상, 토리노영화제 각본상을 받았다. 작품성과 흥행성을 겸비했다는 평을 들으며 스타감독의 대열에 올라섰다. 〈괴물〉로 2006년 칸영화제 감독주간과 뉴욕영화제에 초청되었고, 2007년 아시안필름어워드 작품상, 시체스판타스틱영화제 오리엔탈익스프레스상, 판타스포르토 감독상, 브뤼셀판타스틱영화제 그랑프리 등을 수상하였다. 2009년 〈마더〉로 칸영화제 '주목할 만한 시선' 부문과 뉴욕영화제 메인프로그램에 초청되었다.

[감독]
2019 기생충 (PARASITE)ㆍ감독
2017 옥자 (Okja)ㆍ감독
2013 설국열차 (Snowpiercer)ㆍ감독
2008 도쿄! (Tokyo!)ㆍ감독
2008 마더 (Mother)ㆍ감독
2006 괴물 (The Host)ㆍ감독
2006 괴물(디지털상영) (The Host)ㆍ감독
2003 살인의 추억 (Memories Of Murder)ㆍ감독
2000 플란다스의 개ㆍ감독

[기타]
2019 기생충 (PARASITE)ㆍ각본
2017 옥자 (Okja)ㆍ각본
2014 해무 (海霧)ㆍ각본
2013 설국열차 (Snowpiercer)ㆍ각본
2008 마더 (Mother)ㆍ각본
2006 괴물 (The Host)ㆍ각본
2005 남극일기ㆍ각본
2003 살인의 추억 (Memories Of Murder)ㆍ각본