Gondry nasce a Versailles, Francia l’8 maggio 1963, e ben presto si appassiona alla musica pop. Si trasferisce a Parigi ed inizia la sua carriera di musicista nel gruppo francese Oui Oui, come batterista. Il gruppo realizza due album e diversi singoli, e Gondry realizza i relativi videoclip promozionali, fino al 1992, anno dello scioglimento della band. Uno dei video diretti dal regista passa su MTV e viene notato da Björk, che gli chiede di dirigere il video di “Human Behaviour”.
La collaborazione con la cantante islandese prosegue a lungo, dando vita a sei video, mentre Gondry inizia a lavorare anche con artisti del calibro di Rolling Stones, The White Stripes, Chemical Brothers, Foo Fighters, Massive Attack, Kylie Minogue, Daft Punk, Lenny Kravitz e Radiohead, dirigendo, inoltre, acclamati e celebri spot pubblicitari, come quelli per la Levi’s (lo spot Drugstore del 1994 si aggiudica un Leone d’oro al Festival internazionale della pubblicità di Cannes), la vodka Smirnoff e la Gap.
Gondry è spesso citato insieme ai registi Spike Jonze e David Fincher come rappresentanti della grande influenza dello stile dei videoclip nel mondo del cinema. Il suo primo lavoro in questo campo è il cortometraggio La lettre (1998).
Nel 2001 approda sul grande schermo con il lungometraggio Human Nature, nel quale conserva tutte le caratteristiche creative e visive dimostrate nei lavori precedenti, il grande successo arriva nel 2004 grazie a Se mi lasci ti cancello, con Jim Carrey e Kate Winslet, scritto insieme all’amico sceneggiatore Charlie Kaufman, nel quale concentra tutto il talento visivo e rivoluzionario del suo stile. Il film gli vale un Oscar per la miglior sceneggiatura originale, su 2 nomination ricevute (alle quali vanno aggiunte 4 candidature ai Golden Globe).
Nel 2006 esce il suo lavoro successivo, L’arte del sogno, con Gael García Bernal e Charlotte Gainsbourg. Nel 2008 è la volta di Be Kind Rewind, con Jack Black, Mos Def, Danny Glover e Mia Farrow. Nel 2012 la docufiction The We and The I, studio sulle differenti modalità di interazione di un gruppo rispetto ai singoli, è stata scelta per aprire la Quinzaine des Réalisateurs del Festival di Cannes.