Né à Paris, Raoul Coutard interrompt ses études d'ingénieur chimiste pour partir en Indochine où il deviendra reporter photographe. Il couvre notamment la guerre d'Indochine pour Radar, Life et Paris-Match. C'est là où il fera une rencontre, celle de Pierre Schoendoerffer, qui sera déterminante.
Après avoir fait ses débuts de chef opérateur de cinéma avec À chacun son paradis (1956) de Luciano Emmer et Robert Enrico, il entame une longue collaboration avec Pierre Schoendoerffer, pour lequel il photographie en particulier La 317e Section (1964) et le Crabe-tambour (1977).
Son travail remarqué sur À bout de souffle (1960) de Jean-Luc Godard fait de lui le chef opérateur le plus en vue de la Nouvelle Vague. Tout comme Schoendoerffer, Godard lui restera longtemps fidèle, lui confiant la prise de vues de certains de ses meilleurs films comme Alphaville (1965) et Pierrot le fou (1965). Après avoir pris leurs distances au moment des événements de Mai 68, les deux hommes se retrouvent pour Prénom : Carmen (1982).
Coutard collabore entre-temps avec François Truffaut à des films aussi remarquables que Jules et Jim (1962) et La mariée était en noir (1967), et signe l’image de Lola (1960) de Jacques Demy, de Chronique d'un été (1961) de Jean Rouch, de Tire-au-flanc 62 (1962) de Claude de Givray, de La Poupée (1962) de Jacques Baratier et de Vacances portugaises de Pierre Kast (1962).
Il signe encore la photo de Z (1969) l'Aveu (1970) de Konstantinos Costa-Gavras, la Diagonale du fou (1984) de Richard Dembo.
Son utilisation de la lumière naturelle, le jeu marqué des contrastes en noir et blanc comme en couleurs et la mobilité de sa caméra ont véritablement révolutionné la photographie de cinéma.
Comme metteur en scène, Raoul Coutard a réalisé Hoa-Binh (1970), une évocation d’un épisode de la guerre d'Indochine, La Légion saute sur Kolwezi (1979), une glorification de l’intervention militaire française au Zaïre, et S.A.S. à San Salvador (1982).
