Nascido em Xangai, Wong Kar-Wai seguiu a família para Hong Kong em 1963. Formado em Artes Gráficas depois de estudar na Escola Politécnica de Hong Kong, trabalhou como assistente de produção de televisão onde rapidamente se tornou assistente de produção e depois argumentista de filmes para televisão e séries de televisão. Ele então se juntou à "equipe criativa" de Barry Wong, o melhor e mais prolífico roteirista de Hong Kong, e começou a trabalhar na indústria cinematográfica. Como roteirista, ele colaborou notavelmente em The Final Victory, de Patrick Tam. 

Em 1988, Wong Kar-Wai fez seu primeiro filme, Conflito Mortal, baseado em um de seus roteiros. O filme é apresentado no Festival de Cannes, mas considerado violento demais pelos críticos ocidentais. Em 1990, o cineasta reuniu todos os jovens atores mais populares - notadamente Maggie Cheung e Leslie Cheung - para sua segunda obra Dias Selvagens, um caso de amor na Hong Kong dos anos 1960: o filme foi um fracasso comercial e sua segunda parte nunca será montado.

Quatro anos depois, utilizando coreografias e cenas de combate de grande precisão, o filme Cinzas do Passado faz parte da grande tradição do cinema chinês e conta com um elenco de prestígio: Brigitte Lin, Tony Leung, Jacky Cheung, Maggie Cheung e Leslie Cheung. O filme é apresentado em Veneza, onde ganha o prêmio de Melhor Fotografia e deixa o diretor fisicamente e mentalmente exausto por filmar no meio do deserto.

Durante a pós-produção do longa, Wong Kar-Wai decide voltar à essência do cinema e simplesmente filmar personagens da Hong Kong contemporânea: à noite, filma febrilmente sem autorização e com uma câmera de mão. O resultado: Amores Expressos, seu maior sucesso de público, que o revelou internacionalmente e lhe rendeu o apelido de chinês Quentin Tarantino. Com Felizes Juntos, rodado na Argentina, Wong Kar-Wai ganhou o prêmio de Melhor Diretor em Cannes e, em 2000, ofereceu o prêmio de Melhor Ator no Festival a Tony Leung por Amor à Flor da Pele.

Com este filme, o cineasta realiza um projeto antigo, o de recriar o ambiente que conheceu quando criança em Hong Kong, o da saída dos chineses da China em 1949, quando os comunistas chegaram ao poder. Em 2004, o cineasta fez 2046 - Os Segredos do Amor, sequência de seu filme anterior e apresentado em competição. 

Particularmente ligado ao Festival de Cinema de Cannes, Wong Kar-Wai foi nomeado presidente do júri em 2006, atribuindo a Palma de Ouro a Ventos da Liberdade, de Ken Loach. No ano seguinte, o cineasta foi um dos 60 signatários da coleção de curtas-metragens Cada Um com Seu Cinema, produzida por ocasião do sexagésimo aniversário do lendário evento de Cannes.

Mencionado por um tempo para fazer um longa-metragem sobre o desastre relacionado ao furacão Katerina, Wong Kar-Wai finalmente fez seu primeiro filme nos EUA por ocasião de Um Beijo Roubado (2007). Para esta primeira filmagem em inglês, o cineasta se cerca de um elenco de prestígio (Jude Law, Natalie Portman, Rachel Weisz) e ainda oferece seu primeiro papel no cinema à cantora Norah Jones. Em 2013, o nativo de Xangai se reuniu com Tony Leung para adaptar a lendária história de Ip Man, o mestre de Bruce Lee, em O Grande Mestre. Situado na China dos anos 30-40, o filme marca o retorno de Wong Kar-Wai ao gênero de artes marciais depois de "As Cinzas do Tempo".