Jan Kounen fait ses études supérieures à l'École des arts décoratifs de Nice, où il tourne ses premiers courts métrages. Il obtient en 1988 le diplôme national supérieur d'expression plastique. Il filme dans les années 1990 plusieurs spots publicitaires en France, en Allemagne et en Grande-Bretagne. Parmi ces spots se trouvent des publicités pour : Nuts, Peugeot 806, Tang, Gordon's Gin, Miko, Adidas, Smirnoff, Toyota, Bacardi Rigo, Bass (bière du groupe InBev)...
Au début des années 1990 également, on fait appel à lui pour la réalisation de vidéo-clips dont, notamment, quatre clips pour le groupe britannique Erasure, un pour le groupe français Elmer Food Beat et un autre pour le groupe Assassin.
En décembre 1994, il photographie Vanessa Paradis dans le rôle mythique de Tippi Hedren dans Les oiseaux d'Alfred Hitchcock le temps d'une séance photographique expérimentale.
En 1997, Jan Kounen réalise son premier long-métrage : Dobermann, adapté de l'œuvre de Joël Houssin. Ce film d'action excentrique et survitaminé met en scène le couple Vincent Cassel et Monica Bellucci, épaulés par Tchéky Karyo et les acteurs fétiches de Jan : Dominique Bettenfeld et Antoine Basler, que l'on retrouve tous deux dans quasiment tous ses films. En 2011, le projet d'une suite est officiellement abordé.
Il faut attendre sept ans pour voir le second long-métrage de Jan Kounen. Blueberry, l'expérience secrète, adapté des bandes-dessinées de Gir et Charlier, sort en 2004. À cette occasion, Jan Kounen retrouve son acteur de Dobermann, Vincent Cassel. Pour le rôle de Mike Blueberry, Val Kilmer fut un temps envisagé. Le film est tourné en anglais et comporte principalement des acteurs anglophones : Michael Madsen, Juliette Lewis, Colm Meaney, Eddie Izzard, Djimon Hounsou, Geoffrey Lewis, Ernest Borgnine, Temuera Morrison. On peut également noter plusieurs apparitions : Jan Kounen, Dominique Bettenfeld, Vahina Giocante, François Levantal, Jean Giraud. Les bonus du DVD nous apprennent que les relations avec Michael Madsen furent parfois difficiles : frustré de ne pas avoir le rôle de Blueberry, l'acteur refuse par exemple d'effectuer une scène de cascade et doit se faire remplacer par une doublure. Les visions chamaniques sont tirées de la propre expérience de Jan Kounen, initié aux plantes psychotropes lors de ses voyages en Amérique du Sud, et notamment dans la jungle péruvienne, où il rencontre le shaman Kestenbetsa, auquel il dédie d'ailleurs le film (To my brother Kestenbetsa). Le film, d'une grande liberté visuelle, divise la critique et déconcerte le public.
L'année suivante, en 2005, sort le documentaire D'autres mondes, offrant un parfait complément à Blueberry, l'expérience secrète. L'on y voit une partie des voyages de Jan en Amérique du Sud et son apprentissage du chamanisme et de la culture Shipibo-Conibo, en Amazonie péruvienne.
Toujours dans cette veine mystique, sort en 2006, Darshan : L'étreinte, nouveau documentaire, cette fois-ci sur Amma, une femme indienne considérée comme une sainte dans son pays et pour laquelle des gens sont prêts à parcourir des kilomètres pour recevoir son étreinte (Darshan). Une nouvelle fois, le film est très sensoriel.
Nouvelle adaptation en 2007, avec la sortie de 99 francs, tiré du roman du même nom de Frédéric Beigbeder. Pour cette satire du monde de la publicité, il dirige Jean Dujardin, Jocelyn Quivrin, Elisa Tovati, Patrick Mille et Vahina Giocante. Outre la présence de ses deux acteurs-fétiches Antoine Basler et Dominique Bettenfeld, on y voit des apparitions de Frédéric Beigbeder et de Jan Kounen lui-même. Le film regorge d'effets spéciaux et de trouvailles visuelles, faisant du film un objet relativement à part dans le cinéma français.
Son dernier film en date, Coco Chanel et Igor Stravinsky sort fin 2009. Il met en scène la relation amoureuse et admirative entre Coco Chanel (Anna Mouglalis) et Igor Stravinsky (Mads Mikkelsen) au début des années 1910. Le film fera la clôture du Festival de Cannes 2009. Il s'agit du film le plus « sage » de Jan, délaissant les prouesses visuelles et les mouvements de caméra pour adopter un style plus posé. Le film effectuera une modeste carrière en salles (100000 entrées en deux semaines).
En 2011, il soutient officiellement le chef Raoni dans sa lutte contre le barrage de Belo Monte.
Jan Kounen, qui avait déjà dirigé Jean Dujardin dans 99 francs, a également réalisé un segment du film à sketches Les Infidèles. Il mettait en scène Mélanie Doutey dans le rôle d'une manipulatrice et son compagnon à la ville Gilles Lellouche. Jugé trop trash et trop éloigné de l'univers du film, il est finalement coupé au montage, puis réintégré lors de la sortie en vidéo.
En 2012, il réalise un spot de sensibilisation avec Vincent Cassel dénonçant la déforestation en Amazonie et les impacts du barrage de Belo Monte.
En janvier 2013, Canal+ diffuse son adaptation en deux parties du Vol des cigognes, premier roman de Jean-Christophe Grangé, publié en 1994.
Il a été président du jury de la sélection longs métrages au festival international du film fantastique de Gérardmer 2014, qui a eu lieu du 29 janvier au 2 février 2014.