C'est à l'âge de douze ans qu'Allen Hughes s'essaye à la réalisation avec son frère jumeau Albert. Il étudie ensuite l'audiovisuel et le cinéma au LACC Film School. Les deux frangins ne tardent pas à mettre en scène leur premier court métrage, How to Be a Burglar, qui sera bientôt suivi de Uncensored Videos, diffusé sur le câble, Menace et They Drive By. Tous deux font également une incursion dans le domaine musical en réalisant une trentaine de clips, dont Inner City Blues avec Marvin Gaye et une nouvelle version de Walk on By d'Isaac Hayes.

En 1993, ils coécrivent avec Tyger Williams, un étudiant en cinéma, le scénario de Menace II Society, un drame urbain qu'ils tournent en 35 jours, pour 3 millions de dollars dans le quartier de Watts. Ce premier long métrage est présenté en avant-première au Festival de Cannes 1994 et remporte le Prix du Meilleur Film aux MTV Film Awards de la même année. En 1995, Allen et son frère écrivent, réalisent et produisent Génération sacrifiée, l'histoire d'un jeune vétéran du Vietnam forcé de participer au braquage d'une banque pour sortir sa famille de la misère. Ils tournent par la suite American Pimp, documentaire sur le milieu de la prostitution aux Etats-Unis, présenté en avant-première au Festival de Sundance 1999.

En 2001, From Hell leur donne l'occasion de changer de registre et d'époque. Se déroulant à Londres à la fin du XIXème siècle, cette enquête policière met ainsi Johnny Depp et Heather Graham aux prises avec Jack l'Eventreur. Malgré le succès de cette fresque, il faudra attendre huit ans avant de retrouver la fratrie derrière la caméra. Ce sera pour Le Livre d'Eli, récit d'anticipation emmené par Denzel Washington.