1950年11月14日出生於陝西西安。
曾用名張詒謀。
1968年，初中畢業後在陝西乾縣農村插隊勞動，後在陝西鹹陽國棉八廠當工人。
1978年入北京電影學院攝影係學習。
1982年畢業後任廣西電影製片廠攝影師。
1984年在張軍釗導演的影片《一個和八個》中擔任攝影師。以其大膽的構圖、獨特的鏡頭設計獲1984年中國電影優秀攝影獎。
1984年在陳凱歌導演的影片《黃土地》中擔任攝影師，充分調動攝影手段，以獨特的造型表現出黃土高原的拙樸渾厚，於1985年獲第五屆中國電影金雞獎最佳攝影獎，法國第七屆南特三大洲國際電影節最佳攝影獎，第五屆夏威夷國際電影節東方人柯達優秀製片技術獎，瑞士盧卡諾國際電影節銀豹獎。
1986年，在陳凱歌導演的影片《大閱兵》中擔任攝影師。影片獲加拿大蒙特利爾國際電影節評委會特別獎。
1987年，主演吳天明導演的影片《老井》，表演質樸、準確，同年獲第二屆東京國際電影節最佳男演員獎，成為我國第一位國際A級電影節影帝，1988年獲第八屆中國電影金雞獎最佳男主角獎、第十一屆電影百花獎最佳男演員獎。
1987年，導演影片《紅高粱》，以濃烈的色彩、豪放的風格，頌揚中華民族激揚昂奮的民族精神，熔敘事與抒情、寫實與寫意於一爐，發揮了電影語言的獨特魅力，於1988年獲第八屆中國電影金雞獎最佳故事片獎，第十一屆電影百花獎最佳故事片獎，第三十八屆西柏林國際電影節最佳故事片金熊獎，第五屆津巴布韋國際電影節最佳影片獎、最佳導演獎、故事片真實新穎獎，第三十五屆悉尼國際電影節電影評論獎，摩洛哥第一屆馬拉卡什國際電影電視節導演大阿特拉斯金獎，第十六屆布魯塞爾國際電影節廣播電台青年聽眾評委會最佳影片獎，法國第五屆蒙彼利埃國際電影節銀熊貓獎，民主德國電影家協會年度獎提名獎，古巴年度發行電影評獎十部最佳故事片之一。
1989年，與楊鳳良合作導演影片《代號美洲豹》。這是一部比較失敗的作品。
1989年，主演程小東導演的影片《古今大戰秦俑情》。影片獲法國巴黎奇情動作電影展大獎。
1990年，與楊鳳良合作導演影片《菊豆》，講述了一個“被禁錮的激情”的故事，同年獲法國第四十三屆戛納國際電影節首屆路易斯·布努埃爾特別獎，西班牙第三十五屆巴利亞多裏德國際電影節大獎——金穗獎、觀眾評選最佳影片獎，美國芝加哥國際電影節大獎——金雨果獎，美國第六十三屆奧斯卡金像獎最佳外語片提名。
1991年，導演影片《大紅燈籠高高掛》，影片的光影、構圖、色彩均十分講究，文化氣息十足，象征意味濃厚，雖然被一些影評人批評為“偽民俗”，仍受到廣泛歡迎。同年獲意大利第四十八屆威尼斯國際電影節銀獅獎、國際影評人協會大獎、天主教影評人協會大獎、金格利造型特別獎、艾維拉諾塔莉特別獎；1992年獲意大利全國奧斯卡獎(大衛獎)最佳外語片大獎、意大利米蘭電影協會觀眾評議本年度外語電影第一名大獎、英國全國電影奧斯卡獎最佳外語片獎。影片獲美國第六十四屆奧斯卡金像獎最佳外語片提名。
1992年，導演影片《秋菊打官司》，影片一改張藝謀以往的風格，采取了紀實風格、偷拍、大量采用非職業演員的半紀錄片手法，真實反映了當代中國農村的麵貌。鞏俐在片中塑造的孕婦秋菊形象被認為是她最出色的一次表演。影片獲意大利第四十九屆威尼斯國際電影節最高獎——金獅獎，女主角鞏俐獲威尼斯電影節最佳女演員獎，像這樣在國際A級電影節上兩項大獎同時頒給一部影片的情況非常罕見。在國內，影片獲第十五屆大眾電影百花獎最佳影片獎、最佳女主角獎（鞏俐），1993年獲廣播電影電視部1992年優秀影片獎、榮譽獎。