Debutó como actor en 1984 en Les favoris de la lune, de Otar Iosseliani. Desde entonces, ha tenido una carrera imparable que le ha llevado a trabajar con Roman Polanski, Bertrand Bonello, Wes Anderson, Alain Resnais, Tsai Ming-liang y Eugène Green, entre otros. Mathieu Amalric también lleva cultivando una fructífera carrera como director desde que se estrenara en 1990 con su cortometraje Sans rire, y en 1997 con su primer largo, Mange ta soupe. En adelante, ha dirigido numerosas obras, y ha destacado especialmente con su película Tournée (2010), Premio de la Sección Oficial al Mejor Director y premio FIPRESCI en Cannes. Posteriormente, ha dirigido La habitación azul (2014) y Barbara (2017), estrenada en la sección Un Certain Regard de Cannes en 2017 y Premio a la Mejor Dirección en Sevilla. Abrázame fuerte se estrenó en Cannes y recibió el Premio Especial Las Nuevas Olas en el Festival de Sevilla.