Après une jeunesse à Sardent, dans la Creuse où ses parents, pharmaciens, l’envoient durant la Seconde Guerre mondiale, et des études de droit au cours desquelles il côtoie Jean-Marie Le Pen ("Je l’aimais bien, dit-il, parce qu’il avait un don formidable pour foutre la merde... Mais il avait déjà des ambitions. Quand il a commencé ses activités, certains disaient qu’il roulait pour Jacques Chirac. Je savais qu’il ne roulait que pour lui-même"), Claude Chabrol participe en tant que critique de cinéma au lancement de la Nouvelle Vague française, aux côtés de François Truffaut et Jacques Rivette, ses collaborateurs aux Cahiers du cinéma. Dans la revue à couverture jaune, fondée par André Bazin et Jacques Doniol-Valcroze, il participe à la défense de la politique des auteurs et publie, en 1957 avec Éric Rohmer, un livre sur Alfred Hitchcock, celui qui a su imposer son style au système hollywoodien.

Il a entre-temps épousé Agnès, une riche héritière qui lui permet de financer la création de sa maison de production. Celle-ci démarre avec un court métrage de J. Rivette, Le Coup du berger, avec Jean-Claude Brialy. En 1959, il tourne à Sardent dans la Creuse son premier film, Le Beau Serge, qui devient le manifeste inaugural de la Nouvelle Vague.

Il divorce cinq ans plus tard pour épouser la comédienne Stéphane Audran, avec laquelle il entame une fructueuse collaboration, jusqu’à leur séparation, en 1980. Durant cette période, il se fait un spécialiste de l’analyse féroce de la bourgeoisie française, dont l’apparent conformisme sert de couvercle à un bouillonnement de vices et de haines. Que ce soit sur le registre de la comédie grinçante ou du polar, souvent associé au scénariste Paul Gégauff, il ne cesse d’en traquer l’hypocrisie, les coups bas et la bêtise, avec une délectation rare et jubilatoire à laquelle participent activement ses acteurs fétiches : Stéphane Audran, Michel Bouquet, Jean Yanne. Il dresse ainsi un portrait sans concession de la France des années 1970, âpre et corrosif, où dominent La Femme infidèle, Juste avant la nuit ou Les Biches.

À la fin de la décennie, il effectue un tournant en optant pour des sujets plus éclectiques dans lesquels son inspiration s’émousse parfois. Mais sa rencontre en 1978 avec la jeune Isabelle Huppert, qu’il contribue à révéler, est décisive. Violette Nozière, l’empoisonneuse parricide qui fit scandale dans les années trente, ajoute une dimension supplémentaire à la galerie de monstres jusqu’ici filmés par Chabrol (il avait déjà adapté un autre fait divers sanglant dans Landru avec Charles Denner). En même temps, il entame avec l’actrice un duo redoutablement efficace qui touchera tant les rives de la comédie policière (Rien ne va plus) que celles de l’adaptation littéraire (Madame Bovary) ou du film politique (L’Ivresse du pouvoir), culminant avec la décapante Cérémonie, adaptée d’un roman de Ruth Rendell, "L’analphabète".
Sur un registre plus léger, il aura également entre-temps fait jouer Jean Poiret dans le rôle titre de Inspecteur Lavardin ainsi que dans Poulet au vinaigre, de la même manière qu’il revient régulièrement au polar provincial, par des films tels que Au cœur du mensonge ou La Demoiselle d’honneur.

En 2005, l’ensemble de son œuvre cinématographique a été distingué par le Prix René Clair de l’Académie française.