De jove s’allistà a la División Azul per a evitar les represàlies contra el seu pare, antic governador civil de València durant la Segona República.
Començà estudis de dret i de filosofia i lletres, i l’any 1947 ingressà a l’Institut de Cinematografia, de Madrid. Debutà el 1951 amb Juan Antonio Bardem, amb el qual escriví i realitzà Esa pareja feliz. Posteriorment, fins al 1963, rodà el que han estat considerades les seves millors obres, dues de les quals, Bienvenido Mr. Marshall (1952) i El verdugo (1963), han esdevingut fites del cinema espanyol. A través de l’humor esperpèntic d’aquestes sàtires, com també de Novio a la vista (1954), Calabuch (1956), Los jueves, milagro (1957, no estrenat fins al 1961 i deformat sensiblement per la censura), i Plácido (1961), rodada a Manresa i nominada a l’Oscar a la millor pel·lícula estrangera, du a terme una crítica ferotge de l’anquilosament provocat pel franquisme.
Després d’un llarg parèntesi, només interromput per ¡Vivan los novios ! (1969), des de les acaballes del franquisme retornà amb Tamaño natural (1974), La escopeta nacional (1978), Patrimonio nacional (1980), Nacional III (1982), La vaquilla (1985), Moros y cristianos (1987), Todos a la cárcel (1993, premi Goya 1994 a la millor direcció) i París Tombuctú (1999), en els quals accentuava el to caòtic i vodevilesc. Dirigí també algunes produccions per a la televisió (Villarriba y Villabajo, 1994; Blasco Ibáñez, la novela de su vida, 1997).
Entre altres guardons, rebé el Premio Nacional de Cinematografia (1980), la Medalla de Oro de las Bellas Artes (1981) i el Príncipe de Asturias de les arts (1986).