Grémillon naquit à Bayeux le 3 octobre 1901. Sa première vocation est la musique; à son arrivée à Paris, il sera l'élève de Vincent d'Indy. Plus tard, il composera la musique de certains de ses films (notamment Le six juin à l'aube). Il entre dans le cinéma comme titreur, puis s'oriente vers le documentaire. D'emblée, il s'impose comme un " expérimentateur " de talent. Négligeant la routine, il hisse le court métrage, quel qu'en soit le sujet (la Cathédrale de Chartres, le revêtement des routes, les Aciéries) au rang d'une oeuvre d'art. Se souvenant de son ascendance bretonne, il réalise en 1926 Tour au large, à bord d'un thonier, et en 1928 Gardiens de phare, odyssée de deux hommes bloqués dans un phare à Saint-Guénolé. Avec Charles Dullin il tourne Maldone, mélodrame et recherches formelles.

Son premier film parlant, La petite Lise, un essai prématuré de "réalisme poétique", est un échec, qui va le reléguer pour longtemps dans des besognes alimentaires. En 1935, on le trouve en Espagne, avec pour directeur de production Luis Buñuel ! Il retrouvera sa chance à la veille de la guerre, avec deux films où il dirige Jean Gabin, Gueule d'amour et Remorques (celui-ci interrompu par les hostilités et achevé seulement en 1941).

Sous l'Occupation, Grémillon dirigera deux oeuvres d'inspiration sociale, à contre-courant du cinéma de l'époque : Lumière d'été et Le ciel est à vous. Les insuccès réitérés conduiront par la suite Grémillon à revenir au documentaire : Le six juin à l'aube (sur le débarquement allié en Normandie), Les charmes de l'existence (sur l'art pompier à la Belle Époque), Les désastres de la guerre (d'après Goya), Haute lisse (les tapisseries des Gobelins) et le dernier, prétexte à une admirable méditation sur la création artistique : André Masson et les quatre éléments. Il meurt le 25 novembre 1959.

Sa vision du "tragique quotidien" (selon le mot de Pierre Kast) n'est jamais médiocre, terre-à-terre, mais portée chaque fois par un bel élan lyrique.