Estudià Ciències de la Comunicació i, després d'un temps d'exercir de periodista, es graduà a l'escola de cinema d'Hèctor Faver de Barcelona.
Després de guanyar-se un prestigi entre els aficionats al cinema fantàstic amb els curtmetratges Alicia (1994, premiada al Festival de Sitges) i Días sin luz (1995), debutà en el llargmetratge amb Els sense nom (1999), una història de terror i intriga que el projectà internacionalment. Des d’aleshores ha dirigit les pel·lícules de gènere fantàstic amb repartiment internacional Darkness (2002), Fragile (2005) i Rec (2007), que fou reconeguda amb diversos premis entre els quals el Gran Premi del Festival i el premi del públic del Festival de Sitges. El 2009 presentà a aquest festival Rec2. El 2010 estrenà el curt Miedo i el 2011 Mientras Duermes, que l’any 2012 rebé sis premis Gaudí, entre els quals a la millor direcció. L'octubre del 2014 any estrenà la tercera seqüela de la sèrie REC, REC4-Apocalipsis. Amb Musa (2017) retornà al gènere de terror. L'any 2021 estrenà Way Down, un thriller d'acció.
Ha escrit el guió de La monja (1995), de L. de la Madrid. Ha rebut els premis Plácido (2008), compartit amb el seu col·laborador Francisco Plaza, i Màquina del Temps del Festival Internacional de Cinema de Sitges (2011), ambdós en reconeixement a la trajectòria cinematogràfica. També ha codirigit el documental musical OT: la película (2002), amb els concursants del programa de televisió Operación Triunfo.