Né à Lisbonne, Pedro Costa quitte ses études d’histoire pour assister aux cours du poète et réalisateur António Reis à la Lisbon Film School. Son premier film O Sangue (Blood) est projeté à la Mostra de Venise en 1989. Casa de Lava, son deuxième film tourné au Cap Vert, est présenté à Cannes en sélection officielle, Un certain regard, en 1994. Ossos en 1997 inaugure une série de films de Pedro Costa autour du quartier pauvre de Fontainhas à Lisbonne et scelle sa rencontre avec Vanda Duarte, qui sera au centre de son film suivant Dans la chambre de Vanda. Avec Dans la chambre de Vanda (2000), Pedro Costa tourne pour la première fois en numérique, support qu’il ne quittera plus et qui modifie l’esthétique de ses films mais aussi sa manière de les produire. En avant jeunesse (2006) est aussi tourné avec les habitants de Fontainhas et avec le personnage de Ventura en particulier. Ventura est également le personnage principal de Cavalo Dinheiro en 2014. Vitalina Varela est présenté en 2019 au festival de Locarno où il obtient le Léopard d’Or du meilleur film et le Léopard de la meilleure actrice. Pedro Costa a également réalisé deux films sur le travail de création : Ou gît votre sourire enfoui ? sur le couple de réalisateur-rices Danièle Huillet et Jean-Marie Straub et Ne change rien sur Jeanne Balibar et Rodolphe Burger.
En 2018, il conçoit pour le musée Serralves à Porto un accrochage et une programmation intitulés Compagny qui juxtaposaient, entre autres, Portrait d’un noir de Géricault, des œuvres de Picasso, Max Beckman, des photographies de Walker Evans et ses propres vidéos ainsi que celles de Godard, Straub-Huillet ou Chantal Akerman. Les œuvres projetées comprenaient des films de Murnau, Lang, Tourneur, Hawks, Griffith, Ozu, Ford, Resnais…
