En 1984, il intègre l'IDHEC où il se lie avec Dominik Moll, Gilles Marchand et d'autres futurs cinéastes, avec lesquels il fonde une société de production.
Il est assistant de Marcel Ophüls sur Veillées d'armes (1994) et se fait remarquer peu de temps après avec deux courts-métrages où on entrevoit déjà deux de ses thèmes fétiches, la lutte des classes et les liens familiaux.
En 1999, il réalise son premier long-métrage avec le soutien d'Arte : Ressources humaines, une oeuvre mêlant fiction et documentaire et où le seul acteur professionnel, Jalil Lespert, est entouré d'amateurs.
En 2008, son adaptation du roman de François Bégaudeau, Entre les murs, mi-fiction, mi-film, lui vaut la Palme d'Or au Festival de Cannes. Le film ne figurait pas dans la sélection de départ, mais est venu se glisser dans la liste à la dernière minute, pour remporter le prix à l'unanimité.
En 2013, il réalise Foxfire, confessions d'un gang de filles. Cette fois encore, il s'agit d'un film militant, et aucune des actrices n'est professionnelle.
Très engagé, il milite notamment pour la cause des sans-papiers et du mariage pour tous.