Dirige su primera película con solo 15 años, el cortometraje Les enfants désaccordés.

En 1969, durante el rodaje de El lecho de la virgen, conoce a Nico, una cantautora, modelo y actriz que será su pareja sentimental durante 10 años y que participará en varias de sus películas.

En 1982, Garrel gana el Premio Jean Vigo por su película El hijo secreto, y al año siguiente logra otro premio en Cannes por Liberté, la nuit.

En sus películas, Garrel también hace habitualmente las labores de guionista, productor, montador y, en su primera etapa, director de fotografía.

En esta década ha realizado cinco películas: Un verano ardiente (2011), Los celos (2013), La sombra de las mujeres (2015), Amante por un día (2017) y en 2020, La sel des larmes (La sal de las lágrimas).