Estudià cinematografia a la Universitat de Harvard. Després de dirigir diversos curts, el 1998 dirigí Pi, al qual seguiren Requiem for a Dream (2000), The Fountain (2006) i The Wrestler (2008), guardonat amb el Lleó d’Or al Festival de Venècia, amb els quals s’ha situat com un dels directors més destacats de la seva generació.