Influencé par le surréalisme, il réalise Un chien andalou (1928) et l'Âge d'or (1930), films qui font scandale à leur sortie sur les écrans. Exilé ensuite aux États-Unis, puis au Mexique, il revient au premier plan en 1950 avec Los Olvidados. Il a exploré dans ses films les profondeurs de l'inconscient, l'homme déchiré entre ses rêves et la réalité. Fasciné par le sacré, moraliste exigeant, il peint avec ironie les impostures de la religion et l'hypocrisie de l'ordre social. On lui doit notamment : la Vie criminelle d'Archibald de la Cruz (1955), Viridiana (1961), l'Ange exterminateur (1962), le Journal d'une femme de chambre (1964), Belle de jour (1966), le Charme discret de la bourgeoisie (1972), Cet obscur objet du désir (1977).
