Graduat al California Institute of Art, es formà als estudis Disney i posteriorment entrà a treballar a la companyia de George Lucas Industrial Light & Magic, dedicada als efectes especials. Després fundà Pixar, nascuda d’una escissió d’Industrial Light & Magic i dedicada a l’animació digital, i on —després de diversos curtmetratges— dirigí Toy Story (1995), el primer llargmetratge comercial íntegrament digital, amb un gran èxit comercial –se’n farien dues seqüeles—que suposà un punt i a part en la història de l’animació. Després ha dirigit pel·lícules tan populars com A Bug's Life (1998), Cars (2006) i Cars 2 (2011), i ha produït Monsters, Inc. (2001), Finding Nemo (2003), The Incredibles (2004), Ratatouille (2007), WALL-E (2008) i Up (2009). Arran de la compra de Pixar per part de Disney el 2006, esdevingué director creatiu de la companyia i assessor creatiu per a Walt Disney Engineering, dissenyant atraccions per a parcs temàtics.