Il débute avec un reportage original sur le tournage d'un film de Marcel L’Herbier, Autour de l'Argent (1928), puis réalise le premier film sur pellicule panchromatique, Quand les épis se courbent (1929). Après quelques courts métrages, il signe un vaudeville, Pomme d'amour (1932), un film illustrant une chanson, À la Varennes (1932), et adapte trois œuvres de Roger Ferdinand : Trois pour cent (1933), Un homme en or (1934), et Touche à tout (1934).

Réalisateur éclectique et bon artisan, il tourne des mélodrames comme les Petites Alliées (1936), Troïka sur la piste blanche (1937), les Nuits blanches de Saint-Petersbourg (1937) et Maman Colibri (1937), des films à costumes comme le Joueur d'échecs (1938), des comédies comme Annette et la dame blonde (1941) ou des films réalistes comme les Roquevillard (1943). Son adaptation des Affaires sont les affaires (1942) d’Octave Mirbeau, interprétée par Charles Vanel et Robert le Vigan, est exemplaire.

À la fin de la Seconde Guerre mondiale, Dréville entame avec la Cage aux rossignols (1944) une longue collaboration avec le comédien et scénariste Noël-Noël, qu’il retrouve dans les Casse-pieds (1948), dans un sketch des Sept péchés capitaux (1951), dans À pied, à cheval et en spoutnik (1958) et dans la Sentinelle endormie (1965).

Parmi ses meilleurs films, il faut citer Copie conforme (1946), où Louis Jouvet tient un double rôle, la Bataille de l'eau lourde (1947), une fresque réaliste sur la Résistance norvégienne, Horizons sans fin (1952), qui retrace la vie de l'aviatrice Hélène Boucher, la Reine Margot (1954), une illustration brillante du roman d'Alexandre Dumas, avec Jeanne Moreau pour la première fois en vedette, les Suspects (1956), l’un des rares films sur la guerre d'Algérie tourné durant les événements eux-mêmes, Normandie Niemen (1959), produit avec l'Union soviétique, et La Fayette (1961), une spectaculaire superproduction internationale réalisée en 70 mm.

À partir de 1968, Jean Dréville a surtout travaillé pour la télévision, notamment avec Noël-Noël dans le Voyageur des siècles (1971).