Intégrant l'IDHEC en 1967, Patrice Leconte débute dans la réalisation en concevant de nombreux courts métrages, dont Le Laboratoire de l'angoisse (1971) et La Famille heureuse (1973). Eclectique, il s'intéresse également à la bande dessinée et collabore au journal Pilote en tant qu'auteur et dessinateur de 1970 à 1975. C'est cette année-là qu'il met en scène son premier long : Les Vécés étaient fermés de l'intérieur avec Coluche et Jean Rochefort dans les rôles principaux. Le tournage est difficile et émaillé de fréquents conflits.

Sa rencontre avec l'équipe du Splendid va booster sa carrière de cinéaste. La bande de joyeux drilles lui propose en effet de porter à l'écran sa pièce Amours, coquillages et crustacés, qui deviendra en 1978 Les Bronzés. Le triomphe public est telle qu'une suite, Les Bronzés font du ski, voit rapidement le jour, et ce malgré les réticences de tous. Sur sa lancée, Patrice Leconte co-écrit avec l'un des transfuges du Splendid, Michel Blanc, trois autres comédies populaires : Viens chez moi, j'habite chez une copine (1980), Ma femme s'appelle reviens (1982) et Circulez y'a rien à voir (1983).

En 1985, Patrice Leconte change radicalement de registre en optant pour le film de braquage musclé avec Les Spécialistes que campent Gérard Lanvin et Bernard Giraudeau. Cette rupture de ton est assez caractéristique de la carrière de ce cinéaste polyvalent et toujours prompt à varier les genres. C'est ainsi qu'en 1987 il réalise le drame intimiste Tandem, formé par Gérard Jugnot et Jean Rochefort. Obtenant les faveurs de la critique et de la profession au prix de se couper d'une partie de son public, il s'adonne au film d'auteur avec l'inquiétant Monsieur Hire (1989), sélectionné à Cannes, le sensuel Mari de la coiffeuse (1990), couronné du Prix Louis Delluc, et le raffiné Ridicule (1996), qui, au-delà de son succès commercial, glane une nomination à l'Oscar du Meilleur film étranger.

Dès lors, chaque sortie d'un film de Leconte crée l'événement. Tout particulièrement en 1997, lorsqu'il réunit, pour la première fois depuis Borsalino, deux monstres sacrés du cinéma français : Alain Delon et Jean-Paul Belmondo. Mais Une chance sur deux ne recueille pas le succès escompté. Patrice Leconte rebondit dès l'année suivante en dirigeant à deux reprises Daniel Auteuil dans La Fille sur le pont (1998), envoûtante et singulière invitation au voyage, et La Veuve de Saint-Pierre (1999). Après avoir manifesté publiquement son mécontentement à l'égard d'une certaine partie de la critique journalistique, le réalisateur revient à un cinéma intimiste peuplé par les âmes esseulées que sont Philippe Torreton dans Félix et Lola (2001), Patrick Timsit dans Rue des plaisirs (2002), Johnny Hallyday dans L'Homme du train (id.) et Sandrine Bonnaire dans Confidences trop intimes (2003).

Tournant avec une régularité exemplaire, Patrice Leconte entame en 2004 un nouveau virage artistique avec le documentaire Dogora ouvrons les yeux, simplement porté par la musique symphonique d'Etienne Perruchon, avant d'effectuer un surprenant retour aux sources avec Les Bronzés 3 amis pour la vie (2005). Ne quittant pas le registre de la comédie, le réalisateur retrouve Daniel Auteuil, qu'il filme aux côtés de Dany Boon dans Mon meilleur ami, avant d'apparaître au casting de Mes stars et moi, et de plonger Benoît Poelvoorde et Olivia Bonamy en pleine Guerre des miss (2008). Alors qu'il enchaînait jusque-là les films, il fait une pause et publie en 2011 un livre d'entretiens au titre amusant et provocateur, J'arrête le cinéma, qu'il a écrit alors que son envie de réaliser s'effilochait. Finalement réconcilié avec le 7e art, il revient sur les écrans au même moment avec un film plus personnel et intimiste, Voir la mer. Touche-à-tout, il décide la même année de se lancer dans l'animation avec l'adaptation du best-seller de Jean Teulé, Le Magasin des suicides.

D'un éclectisme apparent, Patrice Leconte se lance dans la réalisation d'une romance franco-belge, intitulée Une promesse, adaptée d'une nouvelle de Stefan Zweig, portée par Rebecca Hall, Alan Rickman et Richard Madden. En 2014, il renoue avec ses premières amours, la comédie, avec l'adaptation cinématographique d'une pièce de théâtre à succès, Une heure de tranquillité, où il retrouve un certain Christian Clavier. Après avoir oeuvré pour la télévision (Vestiaires) et mis en scène un sketch de la comédie Salauds de pauvres, le cinéaste revient avec un projet cinéma des plus alléchants : Maigret, adapté du roman Maigret et la jeune morte de Georges Simenon, avec ni plus ni moins que Gérard Depardieu dans le rôle-titre.