Après avoir fini ses études en sociologie à l'université Yonsei, Bong Joon-ho réalise un court-métrage White Man en {{unité}}, avec lequel il gagne un prix au Shin-young Youth Movie Festival en 1995. La même année, il sort de la Korean Academy of Film Arts (KAFA) où il a réalisé Incoherence, une comédie noire critiquant la société coréenne.
En 2000, il sort son premier long-métrage Barking Dog. En 2003, il réalise Memories of Murder, un film tiré de l'histoire réelle d'un tueur en série. Le film est un grand succès et attire plus de 5000000 de spectateurs en Corée du Sud.
The Host, son troisième long-métrage, est inspiré par un incident survenu en Corée du Sud à la fin des années 1980. Les Cahiers du cinéma le classent quatrième film le plus important des années 2000-2009.
En 2008, il se joint aux réalisateurs Leos Carax et Michel Gondry dans le film Tokyo! en proposant son court-métrage Shaking Tokyo.
En septembre 2009, il est membre du jury international présidé par Laurent Cantet lors du {{57e}} Festival de Saint-Sébastien. Cette même année, il dévoile son quatrième long-métrage, le drame Mother, présenté en compétition au Festival de Cannes 2009.
Il revient en 2013 avec une co-production internationale : le thriller de science-fiction Snowpiercer, le Transperceneige, adaptation du classique de la bande dessinée française éponyme, Le Transperceneige. Joon-ho signe une nouvelle fois lui-même le scénario, et réunit un casting majoritairement anglo-américain, mené par Chris Evans, mais complété par son acteur fétiche Song Kang-ho, et la jeune Ko Ah-sung, qu'il avait déjà dirigé dans The Host. Le long-métrage marque sa seconde incursion dans une fiction de genre adulte et spectaculaire.
En 2014, il est président du jury du {{38e}} Festival international du film de Hong Kong. La même année il est membre du jury du {{19e}} Festival de Busan, sous la présidence d'Asghar Farhadi.
En février 2015, il fait partie des membres du jury des longs métrages lors du {{65e}} Festival de Berlin, présidé par Darren Aronofsky.
L'année 2017 sera marquée par la sortie du film de science-fiction Okja, qu'il identifie comme étant au croisement de The Host et Snowpiercer. Cette fois, un casting anglo-américain - composé notamment de Jake Gyllenhaal et Tilda Swinton- entourera une actrice principale coréenne.