Nascido em 1967, em Quebec, no Canadá, o cineasta coleciona excelentes avaliações em produções que dirigiu. Em sua obra mais recente, A Chegada (2016), conseguiu oito indicações ao Oscar 2017, nas categorias Melhor Filme, Melhor Diretor, Melhor Fotografia, Melhor Roteiro Adaptado, Melhor Edição, Melhor Edição de Som, Melhor Mixagem de Som e Melhor Design.
Bem antes disso, Villeneuve teve seu primeiro trabalho como diretor no curta-metragem documental Rew FFWd (1994), sobre um jovem fotógrafo em trabalho na Jamaica. Em seguida, dirigiu um dos trechos do longa Cosmos (1996), dividindo o posto com outros cinco realizadores. Mas o primeiro filme para chamar de seu foi o drama 32 de Agosto na Terra (1998).
Depois foi a vez de roteirizar e dirigir Redemoinho (2000) e, depois de um hiato de alguns anos, Polytechnique (2009), drama com Maxim Gaudette e Karine Vanasse. O reconhecimento chegou de vez em 2011, com Incêndios, indicado na categoria Melhor Filme Estrangeiro no Oscar.
A partir daí, ao iniciar os trabalhos em língua inglesa, o sucesso se instalou na carreira de Villeneuve, através da produção de grandes filmes, comofoi o caso de Os Suspeitos (2013), com Hugh Jackman, Viola Davis e Jake Gyllenhaal (com quem repetiu a parceira em O Homem Duplicado, no mesmo ano). Em 2015, porém, a recepção do suspense Sicario: Terra de Ninguém não foi tão boa quanto a dos anteriores, o que por sorte não se repetiu com bem-sucedido A Chegada (2016).
Para 2017, o diretor assumiu o comando da tão aguardada sequência de Blade Runner, intitulada Blade Runner 2049, que conta com Harrison Ford e Ryan Gosling no elenco.
Em 2016, foi anunciado que Villeneuve iria dirigir uma nova adaptação do livro de Frank Herbert. Em 2021 o filme foi lançado, com um elenco poderoso contando com nomes como: Oscar Isaac, Timothée Chalamet, Rebecca Ferguson, Zendaya, Jason Momoa, Stellan Skarsgård, Dave Bautista e outros. O longa ainda lhe rendeu uma nomeção no Globo de Ouro por Melhor Direção.