Musicien de formation, Alain Corneau, passé par l'Idhec, commence sa carrière auprès de Costa-Gavras. D'abord stagiaire, il est son premier assistant sur L'aveu où il rencontre Yves Montand. Il travaille aussi avec Nadine Trintignant, avec qui il coécrit Défense de savoir en 1973. Cette même année, il signe son premier long métrage, France, société anonyme, interdit aux moins de 16 ans.
Deux ans plus tard, il fait jouer Montand dans Police Python 357. Il retrouvera l'acteur pour La menace (1977) et Le choix des armes (1981).
En 1979, il réalise Série noire, avec Patrick Dewaere et Marie Trintignant, dont c'est l'un des premiers rôles au cinéma. Présenté à Cannes en compétition officielle, le film est nommé cinq fois aux César 1980.
Cinéaste aux multiples facettes, Alain Corneau se remet sans cesse en question, s'essayant à différents genres, du polar au film d'époque tel Fort Saganne, avec Gérard Depardieu et Catherine Deneuve, en 1984 ou Nocturne indien, avec Jean-Hughes Anglade et Clémentine Célarié, en 1989.
C'est avec Tous les matins du monde qu'il rencontre un succès sans partage, tant public que critique. Sorti en 1992, ce film raconte l'histoire d'un maître de la viole de gambe, professeur d'un musicien de Louis XIV. Il reçoit d'abord le prix Louis-Delluc avant de triompher à la cérémonie des César avec sept récompenses : meilleurs costumes à Corine Jorry, meilleur photo à Yves Angelo - qui obtient deux César grâce à Corneau -, meilleure musique à Jordi Saval, meilleur son à Anne Le Campion, Pierre Gamet, Gérard Lamps et Pierre Verany, meilleur réalisateur, meilleur actrice dans un second rôle à Anne Brochet, et meilleur film.
En 1995, Alain Corneau publie une autobiographie et réalise Le nouveau monde. Puis il retourne au film policier : dans Le cousin, il propose des rôles de contre-emploi à Patrick Timsit et Alain Chabat. Il retrouve le premier dans Prince du Pacifique, avec Thierry Lhermitte. Ce film ayant rencontré un succès des plus modérés, Alain Corneau choisit de tourner des histoires plus intimistes, comme Stupeur et tremblements, adapté d'Amélie Nothomb, et Les mots bleus, deux longs dans lesquels il fait tourner Sylvie Testud.
Le 24 octobre 2007 sort Le deuxième souffle, remake du film de Melville au casting époustouflant, avec une esthétique inspirée du cinéma asiatique, mais qui ne rencontrera pas le succès escompté.
En 2009, Alain Corneau s'attèle à Crime d'amour, son dernier film, sur les écrans depuis le 18 Aout 2010.
