Després de cursar estudis de medicina i filosofia, visqué a París on intentà sense èxit estudiar cinema. El 1967, de retorn a Alemanya, estudià cinama i televisió a Munic. La seva obra s’interessa per problemes de pèrdua d’identitat i per ambients i personatges marginals. De la seva filmografia cal destacar Alabama: 2000 Lightyears (1969), Summer in the City (1970) i, sobretot, Alice in den Städten (‘Alícia a les ciutats’, 1974), Falsche Bewegung (‘Moviment fals’, 1975), Im Lauf der Zeit (‘En el curs del temps’, 1976), Der amerikanische Freund (‘L’amic americà’, 1977), Lightning over Water (‘Llampec sobre l’aigua’, 1980), amb N.Ray, Der Stand der Dinge (‘L’estat de les coses’, 1982), Paris, Texas (1984), premiada a Canes, Der Himmel über Berlin (‘El cel sobre Berlín’, 1987), Until the End of the World (1991), In weiter ferne, so nah! (‘Tan lluny, tan a prop’, 1993), Lisbon Story (1994), Al di là delle nuvole (1995, corealitzada amb M.Antonioni), The End of Violence (1997), Buena Vista Social Club (1999), The Million Dollar Hotel (2000), el documental musical The Soul of a Man (2003), i els drames Land of Plenty (2004), Don't Come Knocking (2005), i Palermo Shooting (2008). Amb Pina (2010), dedicat a Pina Bausch, experimentà per primer cop amb el 3D; fou el primer documental a ser nominat a l’Oscar a la millor pel·lícula de parla no anglesa. L'any 2014, en col·laboració amb Sebastião Salgado realitzà The Salt of Earth, sobre l'obra d'aquest fotògraf. El 2015 tornà a utilitzar la tecnologia 3D, aquest cop en la ficció Every Thing will be Fine.