Elève au Cours Simon, Patrick Bouchitey fait sa première apparition à l'écran en 1972 dans Les Caïds, un polar de Robert Enrico dont il tient l'un des rôles principaux, celui d'un jeune assassin. Le comédien est remarqué en 1976 grâce à sa participation à deux films : Le Plein de super d'Alain Cavalier, un road-movie imprégné de l'esprit de 68, coécrit par les acteurs (Chicot, Xavier Saint-Macary, Bernard Crombey et Bouchitey lui-même), et La Meilleure Façon de marcher, le premier long métrage de Claude Miller, dans lequel il interprète le fragile Marc, souffre-douleur de Patrick Dewaere. Mais après ce rôle dérangeant, il reçoit peu de propositions (si on excepte Mortelle randonnée du fidèle Miller), et travaille essentiellement pour la télévision.

En 1988, le succès surprise de La Vie est un long fleuve tranquille de Chatiliez permet à Patrick Bouchitey d'accéder à la notoriété : incarnant un curé peu orthodoxe, il entonne un Jésus revient qui est bientôt sur toutes les lèvres. Le cinéaste lui offrira des petits rôles dans ses films suivants, de Tatie Danielle à Tanguy en passant par Le Bonheur est dans le pré. L'acteur est également à l'affiche des comédies familiales de Patrick Braoudé (Génial, mes parents divorcent en 1991, Neuf mois) et de celles plus déjantées de Bernie Bonvoisin, qui lui confie le rôle d'un petit voyou fan d'Elvis dans Les Démons de Jesus en 1996.

S'il s'illustre aussi dans un registre dramatique (L'Affût, Quand j'avais cinq ans je m'ai tué), Patrick Bouchitey conserve aux yeux du grand public une image d'amuseur, due en partie au succès que rencontrent ses doublages humoristiques de films animaliers. C'est peut-être en tant que réalisateur qu'il dévoile sa part la plus sombre. Il tourne en 1989 un court métrage inspiré par Bukowski, Lune froide, récompensé par un César, et dont il tire un long métrage (portant le même titre) présenté à Cannes en 1991. Produite par Luc Besson, cette oeuvre singulière, en noir et blanc, mêle amitié virile, nécrophilie et rock'n'roll. Immédiatement, le film acuqiert une réputation d'oeuvre-culte. L'acteur devra patienter près de quinze ans avant de passer à nouveau derrière la caméra. La création et la possession sont les thèmes centraux de son deuxième opus, Imposture (2005), adaptation d'un polar espagnol qui le voit poursuivre son exploration des zones troubles de l'âme humaine.