Мишель Гондри родился 8 мая 1963 года в Версале, Франция. В детстве Мишель мечтал стать художником или изобретателем. В 1980-е он посещал в Париже художественную школу, где развивал свои навыки рисовальщика. Там же Гондри познакомился с друзьями, вместе с которыми он основал поп-рок-группу Oui Oui, успевшую записать два альбома и несколько синглов до своего распада в 1992 году. Гондри был барабанщиком группы, режиссёрскую карьеру он начал с создания клипов для своей команды. Стиль его музыкальных видео привлёк внимание исландской певицы Бьорк, которая предложила ему снять клип на песню Human Behavior. Их сотрудничество продолжается по сей день, в итоге Гондри создал семь видео для Бьорк. Среди других музыкантов, работавших с Гондри более одного раза, — группы Daft Punk, Radiohead, The White Stripes, The Chemical Brothers, американский исполнитель Beck. Гондри добился успеха и в телевизионной рекламе, где одним из первых стал активно применять технику замедленных съёмок Bullet time («скорость пули»), ставшую знаменитой после фильма «Матрица» (The Matrix, 1999).
Наряду с Дэвидом Финчером и Спайком Джонзом, Мишеля Гондри называют в числе ярких представителей волны режиссёров, пришедших в большое кино из индустрии телевизионной рекламы и музыкальных видео. Кинематографический дебют Гондри состоялся в 2001 году с выходом на экраны картины «Звериная натура», получившей противоречивые оценки критики. Однако уже второй его фильм «Вечное сияние чистого разума» (2004), созданный как и предыдущая лента в сотрудничестве со сценаристом Чарли Кауфманом, удостоился массы восторженных отзывов. Главные роли в картине сыграли звёзды Голливуда Джим Кэрри и Кейт Уинслет. В «Вечном сиянии» используются многие техники манипулирования изображением, с которыми режиссёр экспериментировал в прошлом, снимая свои музыкальные видео. За сценарий этого фильма Гондри (вместе с Кауфманом и Пьером Бисмутом) получил в 2005 году премию «Оскар». Картина завоевала также премию «Сатурн» как лучшая фантастическая кинолента года.
Наиболее полно излюбленные идеи и техники Мишеля Гондри нашли отражение в его третьем художественном фильме «Наука сна» (2006). В этой картине о любви двух молодых людей Стефана и Стефани (в исполнении Гаэля Гарсиа Берналя и Шарлотты Генсбур) удивительным образом перемешаны сны и реальность. Съёмки целиком проходили во Франции в конце 2004 — начале 2005 года, главным образом в Париже, в доме, где Гондри жил 15 лет назад, и велись на трёх языках, французском, английском и испанском. Анимационные эпизоды были созданы летом 2004 года. Премьера фильма состоялась 22 января 2006 года на Sundance Film Festival, где картина была очень тепло встречена и критиками, и зрителями, затем последовали фестивальные показы в Берлине, Сиэтле и Москве, проходившие с неизменным успехом. К старту американского проката «Науки сна» Гондри организовал в одной из нью-йоркских галерей специальную выставку декораций и реквизита из фильма, чтобы все желающие могли почувствовать себя на месте героев ленты.
В 2007 году состоялась премьера нового фильма Мишеля Гондри «Перемотка» с Джеком Блэком в главной роли.