Ole Bornedal décide très tôt de devenir cinéaste. Dès l'âge de 14 ans, le Danois commence à apprendre par lui-même car il ne peut pas entrer à l'Ecole de Cinéma Danoise. Après des études de cinéma à l'université, Bornedal travaille à la télévision danoise et s'impose vite en tant que directeur du Département Dramatique.

Le metteur en scène débute sa carrière cinématographique en 1994 avec la réalisation du Veilleur de nuit, thriller horrifique qui fait sensation dans de nombreux festivals. Le producteur Harvey Weinstein remarque le film et décide d'en faire un remake américain quatre ans plus tard. Ole Bornedal signe lui-même ce nouveau Veilleur de nuit, pour le compte des studios Miramax avec Ewan McGregor en vedette.

Après cette escapade américaine, qu'il a également mise à profit en produisant le film d'horreur Mimic de Guillermo del Toro, Ole Bornedal retourne travailler pour la télévision et le théâtre danois. En 2002, le natif de Norresundby signe le drame Dina, un troisième long métrage dans lequel évoluent notamment Gérard Depardieu et Christopher Eccleston. Le film remporte un prix au festival de Montréal et devient le grand succès danois de l'époque.

Les années suivantes, Ole Bornedal enchaîne trois films plutôt bien accueillis par la critique, Just Another Love Story (2007), The Substitute (2007) et Deliver Us From Evil (2009). Ces succès contribuent à relancer sa carrière internationale ; ainsi, en 2012, on retrouve le Danois à la réalisation du film américain, Possédée, thriller horrifique sur fond de possession démoniaque. Choisi pour sa vision "européenne" plus centrée sur la psychologie des personnages, Bornedal revient donc à un genre qu'il affectionne depuis "Le Veilleur de nuit" : l'épouvante-horreur.