Issu d'une famille d'ouvriers, Wang Chao travaille pendant plusieurs années dans une grande usine sidérurgique. Parallèlement, ce passionné de cinéma, de littérature et de philosophie écrit des poèmes et dévore les revues sur le 7e art. Licencié de son entreprise, il intègre en 1991 l'Académie du Film de Pékin et devient critique de cinéma. A la suite d'un article consacré au film Terre jaune, Wang Chao se voit proposer par le réalisateur Chen Kaige d'être son assistant. Il travaille alors auprès du grand metteur en scène chinois sur Adieu ma concubine et L' Empereur et l'assassin.

Egalement auteur de romans, Wang Chao réalise en 2001 son premier long-métrage, L' Orphelin d'Anyang, tourné sans autorisation. Portrait sensible de la Chine des laissés-pour-compte, le film, présenté à la Quinzaine des Réalisateurs, est l'une des grandes révélations du Festival de Cannes. Wang Chao, qui se dit influencé par Bresson et Antonioni, réalise son deuxième opus en Mongolie-Intérieure : à travers le destin d'un mineur de fond rongé par la culpabilité, Jour et nuit, primé en 2004 au Festival des Trois Continents, est une réflexion sur l'évolution socio-économique de la Chine. Avec Voiture de luxe, lauréat du Prix Un Certain Regard au Festival de Cannes 2006, il clôt une trilogie sur les mutations à l'oeuvre dans la Chine contemporaine.