C’est en étant caché dans les salles de cinéma pendant l’occupation que Claude Lelouch se passionne pour le septième art. En 1957, alors qu’il est cameraman d’actualité, il part à Moscou filmer clandestinement des instants de vie de l’URSS. Pendant ce reportage, Claude Lelouch se retrouve par hasard aux studios Mosfilms, sur le tournage du film qui lui donne le goût de la mise en scène : Quand passent les cigognes de Mikhaïl Kalatozov.
Après un service militaire effectué au Service Cinématographique des Armées, il décide de monter sa société de production : Les Films 13.
En 1960, il tourne son premier long-métrage, Le propre de l’homme, échec public et critique. Avec les gains obtenus grâce à la réalisation de centaines de scopitones (ancêtre du clip) et de films publicitaires, il finance quelques longs-métrages sans succès…
1966. Un homme et une femme, avec Anouk Aimée et Jean-Louis Trintignant, lui vaut une Palme d’or à Cannes, deux Oscars et quarante récompenses internationales.
Porté en triomphe, puis hué sur la Croisette, couronné à Hollywood, Claude Lelouch alternera les succès et les échecs en allant au bout de son idée du cinéma, en faisant « un cinéma d’auteur populaire ».
 

En près de 60 ans, Claude Lelouch réalise une cinquantaine de films, dont Vivre pour vivre (1967, Golden Globe du meilleur film étranger), Un homme qui me plait (1969), Le voyou (1970), L’aventure, c’est l’aventure (1972, sélection officielle au Festival de Cannes), La bonne année (1973), Toute une vie (1974, nomination pour l’Oscar du meilleur scénario), Le chat et la souris (1975, Grand prix de l’Académie Française), Le bon et les méchants (1975), Les uns et les autres (1981, Sélection officielle au Festival de Cannes), Viva la vie (1984, sélection officielle au Festival de Venise), Partir, revenir (1985), Itinéraire d’un enfant gâté (1988, César du meilleur acteur pour Jean-Paul Belmondo, Prix d’Interprétation pour Richard Anconina au Festival de Chicago), Il y a des jours… et des lunes (1990, sélection officielle au Festival de Venise), Tout ça… pour ça ! (1993, César du meilleur acteur dans un second rôle pour Fabrice Luchini, Prix de la mise en scène au Festival des Films du Monde de Montréal), Les misérables (1995, Golden Globe du meilleur film étranger, César de la meilleure actrice dans un second rôle pour Annie Girardot), Hommes, femmes : mode d’emploi (1996, Petit Lion d’or au Festival de Venise), Roman de gare (2007, sélection officielle au Festival de Cannes), Un + Une (2015), …

En 2018, Claude Lelouch retrouve Anouk Aimée et Jean-Louis Trintignant dans Les plus belles années d’une vie, épilogue de son film Un homme et une femme. Comme en 1966, la musique est composée par Francis Lai, son compositeur fétiche. Le film est présenté au Festival de Cannes (sélection officielle, hors compétition) en 2019.

Claude Lelouch a également été producteur et distributeur. Il a notamment produit Bonaparte et la révolution, nouvelle version longue et sonore du Napoléon d’Abel Gance (1970), Ça n’arrive qu’aux autres de Nadine Trintignant (1971), Far west de Jacques Brel (1973), Molière d’Ariane Mnouchkine (1978), ou encore Entre adultes (2006) de Stéphane Brizé. Plus récemment, il a distribué le film de Geoffrey Enthoven Hasta la vista (2012, prix du public au Festival de l’Alpe d’Huez).