Nato a Roma il 15 ottobre 1968, Matteo Garrone si diploma al Liceo Artistico nel 1986; dopo aver lavorato come aiuto operatore, decide di dedicarsi a tempo pieno alla pittura.
Nel 1996 vince il Sacher Festival con il cortometraggio Silhouette.
L’anno seguente realizza con la sua casa di produzione, Archimede, il suo primo lungometraggio, "Terra di mezzo", distribuito dalla Tandem e vincitore del Premio Speciale della Giuria e del Premio Cipputi al Festival Cinema Giovani di Torino.
Nel 1998 gira a Napoli il documentario "Oreste Pipolo, fotografo di matrimoni", e nello stesso anno il suo secondo lungometraggio, "Ospiti", viene presentato alla Mostra Internazionale d’Arte Cinematografica di Venezia. Il film ottiene inoltre la Menzione Speciale al Festival di Angers, il Premio come Miglior Film al Festival di Valencia e il Premio Kodak al Festival di Messina.
Anche il suo terzo lungometraggio, "Estate Romana", realizzato nel 2000, è selezionato alla Mostra del Cinema di Venezia.
Nel 2002, con "L’imbalsamatore", partecipa alla Quinzaine des Réalisateurs del 55. Festival di Cannes: il film vince il David di Donatello per la Miglior Sceneggiatura e per il Miglior Attore Non Protagonista, il Nastro d’Argento e il Ciak d’oro per il miglior Montaggio, il Premio Fellini per Miglior Produttore, Miglior Scenografia, Miglior Fotografia, Miglior Sceneggiatura e Miglior Distribuzione, e il Premio Speciale della Giuria al Premio Pasolini.
Nel 2004 è in Concorso al 54° Festival del Cinema di Berlino con il film "Primo amore", Orso d’argento per la migliore colonna sonora: il film ottiene anche il David di Donatello e il Nastro d’argento per la migliore colonna sonora.
Nel 2008 è per la prima volta in concorso al Festival di Cannes con "Gomorra", tratto dall'omonimo romanzo di Roberto Saviano, che gli vale il Grand Prix. Il film vince inoltre cinque European Film Awards (Miglior Film, Miglior Regia, Miglior Attore, Miglior Sceneggiatura, Miglior Fotografia), sette David di Donatello, due Nastri d’argento, il Silver Hugo per la Migliore Sceneggiatura al Festival di Chicago e riceve la candidatura come Miglior Film Straniero al Golden Globe, al BAFTA e al César.
Sempre nel 2008 produce "Pranzo di ferragosto" di Gianni Di Gregorio, Premio Venezia Opera Prima – Luigi De Laurentiis alla Mostra di Venezia.
Nel 2012 è di nuovo in concorso a Cannes con "Reality", e vince il suo secondo Grand Prix; il film riceve inoltre tre David di Donatello e tre Nastri d’argento.
Nel 2015 torna al cinema con Il Racconto dei Racconti, anch'esso in concorso al Festival di Cannes.