JEAN-PIERRE JEUNET è nato a Roanne, nella Loira, in Francia. Ha acquistato la sua prima cinepresa quando aveva 17 anni e ha realizzato dei cortometraggi mentre studiava animazione ai Cinémation Studios. Lì, ha fatto amicizia con Marc Caro, un fumettista e designer che diventerà il suo storico collaboratore e coregista.
Insieme, Jeunet e Caro hanno diretto dei premiatissimi prodotti di animazione. Il loro primo lavoro in live action, Le bunker de la dernière rafale (1981), è un cortometraggio che parla di un gruppo di soldati in un futuro distopico. Jeunet ha anche diretto molte pubblicità e video musicali, tra cui, assieme a Caro, Zoolook di Michel Jarre.
Il primo lungometraggio di Jeunet e Caro è stato Delicatessen (1991), una commedia malinconica ambientata in un mondo post-apocalittico e oppresso dalla fame, in cui un edificio che si trova sopra una gastronomia è gestito da un macellaio, che uccide le persone per nutrire i suoi inquilini.
In seguito, i due hanno realizzato La città perduta (La cité des enfants perdus, 1995), un fantasy dark che parla di uno scienziato pazzo che ruba i sogni dei bambini, in modo da garantirsi l’immortalità. Il successo di questo film ha portato all’offerta di dirigere il quarto film di una celebre saga, Alien - La clonazione (Alien Resurrection, 1997).
Jeunet ha poi diretto Il favoloso mondo di Amélie (Le fabuleux destin d'Amélie Poulain), con protagonista Audrey Tautou. La pellicola manteneva il tono surreale dei suoi primi film, ma con una maggiore allegria e diversi elementi romantici e comici. Questa storia di una donna che è felice quando compie delle buone azioni, ma che non riesce a trovare l’amore, è diventata un enorme successo di critica e di pubblico in tutto il mondo ed è stata candidata a cinque Academy Award. Grazie a questo lavoro, Jeunet ha vinto il premio per il miglior regista agli European Film Award.
Nel 2004, Jeunet ha realizzato Una lunga domenica di passioni (Un long dimanche de fiançailles), un adattamento del romanzo di Sébastien Japrisot. Interpretato da Audrey Tautou e Jodie Foster, mostrava una donna in cerca del suo fidanzato scomparso dopo la prima Guerra mondiale.
Nel 2009, è stata la volta de L'esplosivo piano di Bazil (Micmacs à tire-larigot).
Jeunet ha anche diretto numerose pubblicità, tra cui un filmato di 2'25" per Chanel N° 5 che vedeva coinvolta la sua attrice storica, Audrey Tautou.