Redatelj i montažer, jedna od ključnih figura francuskog novog vala. Prve filmove počeo je snimati već kao dijete na 8 mm Kodak kameri koju je dobio na poklon za dvanaesti rođendan. Po završetku školovanja preselio se u Pariz gdje je od 1940. do 1942. godine učio glumu kod René Simona. Godine 1943. upisao se na tek oformljeni Institut des Hautes Etudes Cinématographiques da bi studirao montažu. Školovanje napušta 1945. Godine da odsluži vojni rok, a tijekom rata radio je i kao glumac u izvođačkoj trupi Les arlequins. Vraća se u Pariz 1946. godine i počinje raditi kao montažer, te se istovremeno okušava kao redatelj. Nakon kratkoga nadrealističkoga filma Schéma d'une identification (1946.) režirao je dugometražni debut Ouvert pour cause d'inventaire (1946.) i seriju dokumentarnih, nijemih filmova Visite (1947.) u kojima je portretirao razne umjetnike. Još jedan kratki dokumentarni film o slavnom umjetniku Van Gogh (1947.) postigao je toliku popularnost da je film, prvotno snimljen na 16 mm, prebačen na 35 mm i izdan godinu kasnije. Film je osvojio Oscara u kategoriji kratkometražnoga filma 1950. godine. Režirao je još nekoliko kratkometražnih filmova u kojima se dotiče umjetničke tematike: Guernica (1950.; koredatelj s Robertom Hessensom), Gaugin (1950.) i Les statues meurent aussi (1953.). Potonji je korežirao s Chrisom Markerom, a film je zbog svoje osude europskog kolonijalizma bio cenzuriran do šezdesetih godina prošloga stoljeća. Od sredine pedesetih počeo je surađivati s piscima, a prva takva suradnja bila je sa Jeanom Cayrolom na inovativnom dokumentarnom filmu o Holokaustu Noć i magla (Nuit et brouillard, 1955.). I sam preživjeli iz koncentracijskog logora, Cayrol je za film napisao popratni komentar koga u filmu čita Michel Bouquet. Dugometražni igrani film Hirošima, ljubavi moja (Hiroshima mon amour, 1959.), snimljen u suradnji s Marguerite Duras prema njezinom scenariju, Resnaisovo je najpoznatije djelo koje mu je donijelo priznanje publike i kritike i svrstalo ga među pripadnike francuskog novog vala. Film Prošle godine u Marienbadu (L' année dernière à Marienbad, 1961.), snimljen prema scenariju avangardnog pisca Alaina Robbe-Grilleta, osvojio je Zlatnoga lava na filmskom festivalu u Veneciji osvojivši pažnju publike i kritike svojom specifičnom strukturom i odbijanjem klasične naracije. Temom sjećanja dalje se bavi u klasičnijem filmu Muriel ou Le temps d'un retour (1963.) u kojem je ponovno surađivao sa Jean Cayrolom. Film progovara i o tada aktualnom ratu u Alžiru, a ratne se tematike dotiče u La guerre est finie (1966.) potom se angažira u antiratnom omnibusu Loin du Vietnam (1967.). Nakon financijskog neuspjeha znanstvenofantastičnog filma Je t'aime, je t'aime (1968.) napravio je stanku od šest godina nakon koje slijedi Stavisky... (1974.) u kojem je surađivao sa Jean-Paul Belmondom. Drama Providence (1977.) bila je prvi film na engleskom jeziku. Moj ujak iz Amerike (Mon oncle d'Amérique, 1980.) temeljen na idejama francuskog neurobiologa Henrija Laborita, osvojio je glavnu nagradu žirija i FIPRESCI nagradu na filmskom festivalu u Cannesu 1980. godine. U Život je roman (La vie est un roman, 1983.) poigrava se vremenom koristeći tri različite priče koje se odvijaju na istoj lokaciji od prošlosti do sadašnjosti. Drame Ljubav do smrti (L' amour à mort, 1984.) i Mélo (1986.) svaka se na svoj način bave ljubavlju i smrću. Dugogodišnji je zaljubljenik u strip, pa je komediju Želim se vratiti kući (I Want to Go Home, 1989.) režirao prema scenariju američkog crtača stripa i pisca Julesa Feiffera. Petosatni, dvodijelni Smoking/No Smoking (1993.) snimio je prema dramama engleskog pisca Alana Ayckbourna, prema čijem djelu je kasnije režirao i Srca (Coeurs, 2006.). U filmovima On connaît la chanson (1997.) i Pas sur la bouche (2003.) eksperimentirao je s glazbenim dijelovima, referirajući se na engleskog televizijskog dramatičara i scenarista Dennisa Pottera. Godine 2009. u Cannesu je za Divlju travu (Les herbes folles, 2009.), snimljenu prema romanu Christiana Gaillya, primio nagradu za životno djelo i izniman doprinos povijesti kinematografije. Uslijedio je Niste još ništa vidjeli (Vous n'avez encore rien vu, 2012.), a Aimer, boire et chanter (2013.) njegov je zadnji film.