Shinya Tsukamoto se découvre une inclinaison pour l'image lorsque son père lui offre une caméra super-huit pour ses 14 ans. Il se lance aussitôt dans la réalisation de courts métrages et décide d'entamer des études d'arts plastiques au collège puis à l'université. Il travaille ensuite quelques temps dans la publicité, mais l'univers ne lui convient pas, et il crée alors sa propre compagnie théâtrale, le Kaiju Theatre Company ("Le théatre des grands monstres") avec laquelle il monte trois pièces avant de s'orienter définitivement vers le cinéma.

Après deux courts métrages remarqués, Tsukamoto signe enfin Tetsuo en 1988, un moyen métrage tourné dans des conditions précaires mais qui fera le tour du monde des festivals. Rapidement remarqué, le jeune homme réalise ensuite un film de commande pour une grosse compagnie japonaise : Hiruko the Goblin (1990).

Tsukamoto a développé très tôt un univers particulier où la chair et le métal fusionnent en une nouvelle forme organique, où les frustrations et les répressions accumulées de la vie urbaine s'échappent violemment. Après le dyptique Tetsuo/Tetsuo 2: Body Hammer, il s'impose comme une valeur sûre du cinéma indépendant nippon.

Véritable homme-orchestre, il organise autour de lui une authentique famille de cinéma, composée de collaborateurs et de comédiens prêts à le suivre dans l'exploration de ses fantasmes les plus délirants, inspirés par les univers cyberpunk de William Gibson ou Bruce Sterling et les films de David Lynch ou David Cronenberg. Plusieurs cinéastes occidentaux ne cessent de louer son talent.En 1995, le scénariste, réalisateur, comédien (il apparaît dans quelques films de son compatriote Takashi Miike dont Ichi the killer), directeur de la photographie, cadreur, monteur, directeur artistique et producteur détourne le film de boxe pour son sanglant Tokyo Fist, puis reste dans l'univers urbain en 1998 pour Bullet Ballet, tourné en noir et blanc.

Deux ans plus tard, le cinéaste se plonge dans le film en costume sans perdre sa rage pour Gemini, situé dans le Japon des années 1920. En 2002, Shinya Tsukamoto est sélectionné au Festival de Venise pour A Snake of June.