Alain Resnais sempre foi um apaixonado por desenhos animados e quadrinhos, tanto que vários filmes terão influência desse tipo de arte. Estudou dois anos de arte dramática na tentativa de ser ator, mas a Segunda Guerra Mundial o leva a se alistar e, por conseguinte, servir o exército (com forte implicação no seu cinema). Só depois de findo o conflito, já de volta à França, Resnais se dedica à atividade cinematográfica. Começou a carreira dirigindo curtas amadores, em geral de relacionados à temas das artes plásticas, em voga nos anos 40. Seu primeiro curta de fato é de 1948 e se intitula "Van Gogh" (1950), seguido de "Gauguin" (sobre o pintor fauvista francês, naturalmente) e "Guernica" (1950), o famoso quadro de Pablo Picasso, de quem era fã. Fez ainda "As Estátuas Também Morrem" (1953), sobre a arte africana e sua usurpação pelo colonialismo, e "Toda a Memória do Mundo" (1956), um percurso poético pelo labirinto da Biblioteca Nacional da França. Aqui ele usa no título um dos seus temas por excelência, a memória, que estaria presente em quase todas as suas obras.
Mas a carreira deslanchou mesmo com Noite e Nevoeiro (1955), um documentário média-metragem (recentemente lançado no Brasil em versão restaurada) até hoje considerado como um dos mais fortes e contundentes feitos sobre o Holocausto. Escrito por Jean Cayrol e com um fantasmagórico preto&branco em algumas partes, Nuit et Brouillard disseca o horror em vários campos de concentração da Polônia. Indicado ao Bafta, o prêmio do cinema inglês, consegue seu passaporte para os longas de ficção.
Profundamente ligado à literatura (foi casado com Florence Maulraux, filha do escritor André Malraux), Resnais era ligado ao pessoal do nouveau roman français. Foi com dois deles dos principais escritores do movimento com quem estreou no cinema. A estréia foi o polêmico Hiroshima Mon Amour (1959), roteiro de Marguerite Duras.
Em 1961 levou para as telas "O Ano Passado em Marienbad", o filme venceu o Festival de Veneza, foi indicado ao Oscar de Melhor Roteiro, e foi alvo de duras críticas pelo mundo.
Depois seguiu filmes como: "Muriel/Tempo de um Retorno" (1963) que foi considerado um fiasco. "A Guerra Acabou" (1966), "Stavisky" (1974), "Eu Te Amo, Eu Te Amo" (1968) e "Providence" (1978), este último foi sucesso de bilheteria e deu a ele o César de melhor filme e melhor diretor.
Já consagrado, começou a colecionar prêmios e se firmar como um dos grandes do cinema. "Meu Tio na América" (1980) ganhou o Grande Prêmio do Júri, em Cannes e mais indicações de melhor filme e diretor no César. Mas os anos 80 foram cruéis a Resnais, ele passaria a trabalhar diretamente com roteiristas de cinema, como "A Vida É um Romance" (1983) e "Morrer de Amor" (1984) e, mesmo flertando com o melodrama em "Melô" (1986, sua primeira peça inglesa adapatada para o cinema), sua carreira estacionou e passou a filmar menos, trabalhando em geral para a TV, fazendo documentários.
Em 1993, fez o duplo "Smoking / No Smoking", baseado numa peça inglesa de Alan Ayckbourn, o que garantiu a ele o "Urso de Prata" em Berlim e César de melhor filme e direção.
Daí em diante, Resnais se reinventou e lançou "Amores Parisienses" (On Connait la Chanson, 1997), "Medos Privados" em Lugares Públicos (2006), "Na Boca, Não" (2003), "Medos Privados em Lugares Públicos" (2006) e "Ervas Daninhas" (2008).
É um grande diretor de atores: seus dirigidos conseguiram 18 indicações ao César e 12 levaram o prêmio para casa, sendo que a mulher do diretor, Sabine Azéma, foi indicada quatro vezes e venceu uma.

Cônjuge: Sabine Azéma (de 1998 a 2014), Florence Malraux (desde 1969)