Graduat a la Universitat de Califòrnia, com a director i guionista de les seves pel·lícules ha desenvolupat un món caracteritzat per personatges tortuosos i obsessius: American Gigolo (1979), Mishima (1985, premi a la millor contribució artística del Festival de Cinema de Canes), Light Sleeper (1991), Witch Hunt (1994), Forever Mine (1999), Auto Focus (2002), etc. Darrerament, ha estrenat la trilogia First Reformed (2017), The Card Counter (2021) i Master Gardener (2022).
Ha estat també guionista de Martin Scorsese (Taxi Driver, 1976; Raging Bull, 1980; The Last Temptation of Christ, 1988; Bringing Out the Dead, 1999) i de Peter Weir (The Mosquito Coast, 1986), entre d’altres. Entre altres guardons, l’any 2022 rebé el Lleó d’Or honorífic del Festival de Cinema de Venècia.