Véritable autodidacte, Jean-Pierre Jeunet débute dans le métier en réalisant des films publicitaires, et des vidéoclips (parmi lesquels La Fille aux bas nylons de Julien Clerc en 1984). En parallèle, il réalise en commun avec le dessinateur Marc Caro des courts métrages d'animation, L' Evasion (1978) et Le Manège (1980). Les deux réalisateurs passent un an et demi à confectionner dans les moindres détails de leur troisième court métrage Le Bunker de la dernière rafale, en 1981. Tous leurs courts-métrages sont récompensés dans de nombreux festivals, aussi bien en France qu'outre frontières.

C'est leur premier long métrage, Delicatessen, réalisé en 1991 qui les propulse sur le devant de la scène. Delicatessen est lauréat de quatre Césars. Leur second long métrage met presque quatre ans à se concrétiser. La Cité des enfants perdus (1995) est un conte noir, totalement novateur pour l'époque sur le plan des effets spéciaux (exécuté en partie par Pitof), et qui a nécessité la création de nouveaux logiciels. Il est distribué partout dans le monde avec succès.

En 1997, à la suite de la défection du réalisateur anglais Danny Boyle, Jean-Pierre Jeunet se voit proposer la mise en scène du quatrième épisode des aventures d'Ellen Ripley, Alien, la résurrection. Se séparant de Marc Caro, il part donc poursuivre sa carrière aux Etats-Unis. Comme à l'accoutumée, il fait équipe commune avec son (autre) complice de toujours, Dominique Pinon, et retrouve aussi Ron Perlman, déjà présent dans La cité des enfants perdus.  Le film sera un succès au box-office.

En 2000, il revient en France, pour tourner Le Fabuleux destin d'Amélie Poulain, avec Audrey Tautou et Mathieu Kassovitz. Avec ce film, le cinéaste enregistre un succès sans précédent : plus de 8 millions d'entrées. Un triomphe qui lui permet de monter quatre ans plus tard l'adaptation du roman de Sébastien Japrisot : Un long dimanche de fiançailles; un projet d'envergure que Jeunet portait depuis dix ans. Pour cette grande fresque romanesque sur fond de guerre 14-18, Jeunet retrouve sa "fabuleuse" actrice Audrey Tautou entourée d'un casting prestigieux.

Quatre ans plus tard, c'est Dany Boon qui intègre sa famille de cinéma (Dominique Pinon, Yolande Moreau...) pour lutter contre les marchands d'armes responsables de ses malheurs, dans Micmacs à Tire-larigot. Après avoir commencé à travailler sur l'adaptation du livre "L'Histoire de Pi" (il en avait terminé le story-board définitif mais a été contraint d'abandonner le projet au profit d'Ang Lee qui l'a repris pour nous proposer quelques années plus tard L'Odyssée de Pi), Jeunet se lance dans l'adaptation d'un autre roman, celui de Reif Larsen, pour réaliser L'Extravagant voyage du jeune et prodigieux T.S. Spivet (2013) avec Kyle Catlett et Helena Bonham Carter.