Jean-Claude Dreyfus, grand second rôle du cinéma français, débute sa carrière cinématographique en 1973 dans la comédie Comment réussir quand on est con et pleurnichard, de Michel Audiard. Il collabore ensuite à quatre reprises avec Yves Boisset (sur Allons z'enfants, Le Prix du danger, Radio corbeau et La Tribu), et fréquente les plus grands comédiens de l'Hexagone, de Jean Carmet (Le Sucre) à Jean-Paul Belmondo (Le Marginal) en passant par Jean Rochefort (Tandem).

Les années 90 et une double collaboration avec le cinéaste Jean-Pierre Jeunet marquent un tournant dans la carrière de Jean-Claude Dreyfus, acteur au physique particulièrement impressionnant : dans Delicatessen (1991), il incarne un inquiétant boucher, alors que La cité des enfants perdus (1994) le présente sous la forme d'un étonnant dresseur de puces.

Après avoir fréquenté l'univers si particulier de Jeunet, Jean-Claude Dreyfus revient à des contrées plus classiques. Il s'illustre dans la comédie La Cible, le thriller Tiré à part du journaliste Bernard Rapp, puis se glisse dans le costume du Duc d'Orléans pour L' Anglaise et le Duc d'Eric Rohmer, qui lui offre l'un de ses rares premiers rôles sur grand écran.

En 2003, Jean-Claude Dreyfus apparaît dans Lovely Rita, réalisé par Stéphane Clavier. Il travaille également sur Un long dimanche de fiançailles, nouvelle réalisation de son ami Jean-Pierre Jeunet, mais aussi sur Deux frères, de Jean-Jacques Annaud. S'éloignant un temps du cinéma, l'artiste participe à des téléfilms ainsi qu'à de nombreux courts métrages. Il est par ailleurs comédien dans la pièce Pour ceux qui restent de Pascal Elbé.

De retour dans les salles en 2006, il est à l'affiche la comédie Le Bénévole pour sa deuxième collaboration avec Jean-Pierre Mocky (après Bonsoir, 1993) dans la peau d'un psychiatre fantasque. Rebelote l'année suivante puisque l'acteur retrouve le réalisateur de Y a-t-il un Français dans la salle ? avec la comédie Le Deal. Il y incarne Hervé Radius, un cadre agressif et instable également assassin à ses heures. Changement de registre ensuite avec le drame historique Jean de La Fontaine, le défi.

En 2008, Jean-Claude Dreyfus prête sa voix à la narration de la comédie vengeresse Vilaine puis apparaît dans le conte macabre Vincent le Magnifique. En habitué des projets tortueux, il est ensuite à l'écran avec Philippe Noiret (entre temps décédé) dans le film tchèque Une trop bruyante solitude, où il croise notamment Baudelaire, Kant et même Jésus Christ. Déjà sorti en République tchèque en 1996, le film n'est distribué en France qu'en 2011. Cette même année, il fait le maître de chant dans le thriller Requiem pour une tueuse en compagnie de Mélanie Laurent, et s'affiche dans L'Orpheline avec en plus un bras en moins, une autre entreprise originale, avec un autre acteur fétiche de Jean-Pierre Jeunet, Dominique Pinon.