Licencié de Stanford, diplômé de cinéma de l'USC, Jay Roach est sélectionné au Prix du Meilleur film d'étudiant pour son court métrage Asleep at the wheel. Producteur associé et auteur du sujet original du thriller d'action Blown away, il travaille également comme scénariste/coproducteur sur la série télévisée Lifepod. En 1990, il réalise son premier long métrage, une comédie intitulée Zoo radio, mais c'est en 1997 qu'il connaît le succès international avec Austin Powers, une parodie de James Bond emmenée par Mike Myers. Suivront deux autres volets, Austin Powers - l'espion qui m'a tirée (1999) et Austin Powers dans Goldmember (2002), qui rencontreront également les faveurs du public.
A partir de 2000, Jay Roach se fait l'initiateur d'une autre saga à l'humour potache en dirigeant Robert De Niro et Ben Stiller dans la comédie familiale Mon beau-père et moi, véritable carton au box-office américain. Avec l'appui de ce dernier, il parvient à obtenir la participation de Dustin Hoffman et Barbra Streisand pour le deuxième épisode réalisé en 2004, Mon beau-père, mes parents et moi.