Né à Calanda (province d'Aragon, Espagne) en 1900. Études secondaires chez les pères jésuites, puis études supérieures (scientifiques) à l'Université de Madrid. En 1925, il se lie à Paris avec le groupe surréaliste. Assistant notamment de Jean Epstein, il produit et réalise sur un scénario de Dalí le court métrage d'avant-garde, Un chien Andalou, suivi par son premier long, L'Âge d'or (1930), audacieux brûlot surréaliste. Revenu en Espagne en 1939, la victoire du franquisme le contraint à s'expatrier, d'abord à Hollywood puis au Mexique où il s'établit en 1946. Sa carrière se partage alors entre le Mexique (Los Olvidados, 1950 ; El, 1953 ; L'Ange exterminateur, 1962), la France (Le Journal d'une femme de chambre, 1964 ; Belle de jour, 1967 ; Le Charme discret de la bourgeoisie (1972), Le Fantôme de la liberté (1974), Cet obscur objet du désir, 1977) et l'Espagne (Viridiana, 1961 ; Tristana, 1970). Révolte sociale, humour noir, amour fou, onirisme, magie visuelle, le tout baigné dans la tradition picaresque espagnole et "sanctifié" par le surréalisme. En 1983, avec la collaboration de Jean-Claude Carrière, il publie un livre de souvenirs : Mon dernier soupir. Il meurt le 19 juillet 1983 à Mexico.