Родился 6 февраля 1964 года в Новосибирске.
В 1984 году окончил Новосибирское театральное училище (курс Льва Белова).
В 1990 году окончил актерский факультет ГИТИСа (курс Евгения Лазарева).
В 2000 году дебютировал как режиссер игрового кино, сняв для телевидения в рамках сериала Черная комната короткометражные новеллы: Бусидо, Obscure, Выбор.
В 2003 году сделал свой первый полнометражный фильм Возвращение. Картина попала в основной конкурс Венецианского фестиваля, где впервые за всю историю старейшего киносмотра завоевала сразу два главных приза – "Золотой Лев Св. Марка" и приз "Золотой Лев Будущего" за лучший режиссерский дебют.
Следующая его картина Изгнание на Каннском международном кинофестивале 2007 года получила награду "за лучшую мужскую роль" (Константин Лавроненко).
В 2011 году там же, в Каннах, его третий полнометражный фильм Елена получил Специальный Приз Жюри под председательством Эмира Кустурицы в программе "Особый взгляд".
Левиафан, четвертый фильм режиссера, в конкурсной программе Каннского фестиваля 2014 года получил приз "за лучший сценарий", а в январе 2015 года Голливудской ассоциацией иностранной прессы был признан лучшим фильмом на иностранном языке и награжден кинопремией "Золотой глобус". В том же году как "лучший фильм на иностранном языке" Левиафан был номинирован Киноакадемией Оскар.