Polanski 1933. augusztus 18-án született Párizsban. 1937-ben tért vissza szüleivel, Lengyelországba. A II. Világháborúban kénytelen volt megismerni a koncentrációs táborok életét, édesanyját itt veszítette el. Már gyermekkorában szerepelt a rádióban, játszott különböző színdarabokban. Krakkóban és Łódź-ban járt iskolába, 1959-ben diplomázott. Színészi tehetségét Andrzej Wajda filmjeiben (A generáció, Csatorna), rendezői affinitását, a reá oly jellemző fekete humorral, pedig rövidfilmjeiben (Két férfi szekrénnyel, Emlősök) bizonyította. Az első nagyjátékfilmje, az 1962-es Kés a vízben (Nóz w wodzie) a háború utáni Lengyelországot mutatja be nem kevés irónival és bírálattal. A kevésbé humoros, de annál pesszimistább Iszonyat-ot (Repulsion) és a Zsákutcá-t (Cul-de-sac) már külföldön, Angliában készítette, mindkét filmért Medve-díjat (Ezüst és Arany) kapott a berlini filmfesztiválon. 1967-ben, későbbi feleségével, Sharon Tate-tel a főszerepben rendezte meg az igazán egyedi, Polanski jól ismert fekete humorával fűszerezett Drakula történet átiratát, a Vámpírok bálját (The Fearless Vampire Killers. Ezek után Hollywood-ba költözött, hogy elkészítse a Rosemary gyermeke (Rosemary's Baby) című félelmetes, ám rendkívül okos thrillert.


Személyes, családi tragédiája, miszerint a Manson banda lemészárolta terhes feleségét, Sharon Tate-et, erősen meghatározta további munkásságát. A tragédia utáni első rendezése, a véres és erőszakos jeleneteket tartalmazó Macbeth (Macbeth) már ismét Európában készült. A Micsoda? (What?), után Polanski visszatért Amerikába és elkészítette élete egyik legelismertebb,(rendezői)Oscar-díjjal is kitüntetett filmjét a Kínai negyed-et (Chinatown), Jack Nicholson-nal és Faye Dunaway-el.


Miután megvádolták egy kiskorú lány megrontásával, Polanski megszökött Amerikából és ismét Európában kezdett dolgozni - Thomas Hardy regényéből, Nastassja Kinski főszereplésével elkészítette a több Oscar-, César- és Golden Globe-díjat elnyert, Tess-t (Tess). A kevésbé sikeres Kalózok (Pirates) és az Őrület (Frantic) után a botrányos történetű Keserű méz (Bitter Moon) következett(jelenlegi feleségével az egyik főszerepben), melynek sikerét a hihetetlen feszültséget teremtő Halál és a lányka (Death and the Maiden) már nem tudott elérni.

Polanski színészként többször feltűnik saját filmjeiben, de láthatjuk őt Wajda korai alkotásaiban és a Giuseppe Tornatore rendezésében készült Puszta formalitás-ban (Una pura formalita) is, ahol Gérard Depardieu-vel brillírozik.