Etudiant en histoire de l'art au Pratt Museum de Londres puis directeur artistique d'une agence de publicité en Thaïlande, Pen-ek Ratanaruang débute derrière la caméra en signant des spots publicitaires.

En 1997, il passe au long métrage avec Fun bar karaoke, Prix spécial du jury au Festival des 3 continents de Nantes. Deux ans plus tard, son 6ixtynin9 fait le tour des festivals, avant que Monrak transistor, tourné en 2001, ne soit sélectionné à la Quinzaine des réalisateurs du Festival de Cannes 2002.

Reparti bredouille de la Croisette, Pen-ek Ratanaruang revient l'année suivante avec l'acclamé Last Life in the Universe, qui vaut à son acteur principal, Tadanobu Asano, le Prix d'Interprétation de la section A contre courant du Festival de Venise, où le long métrage est présenté en 2003. Après avoir confirmé sa popularité grandissante avec Vagues invisibles (présenté en compétition au Festival de Berlin, en 2006), il fait ses débuts d'acteurs dans Citizen Dog de Wisit Sasanatieng, avant de passer pour la sixième fois derrière la caméra, et mettre en scène le drame érotique Ploy.