1951年生まれ。東京都出身。
東京学芸大学教育学部美術教育学科卒。
大学在学中、自主映画を制作。1977年、タツノコプロダクションに入社。テレビアニメ『一発貫太くん』でアニメ演出家としてのスタートを切る。1980年、スタジオぴえろに移籍し、鳥海永行氏に師事。1984年、スタジオぴえろ退社。以降、フリー。
主な作品は、劇場用アニメ『うる星やつら　オンリー・ユー』（脚色・監督／1983年公開）、同『うる星やつら　ビューティフル・ドリーマー』（脚本・監督／1984年公開）、同『機動警察パトレイバー』（監督／1989年公開）、同『機動警察パトレイバー2 the movie』（監督／1993年公開）。1995年に公開された『GHOST IN THE SHELL／攻殻機動隊』（監督）は、アメリカやイギリスでも公開され、翌96年には米ビルボード誌でセルビデオチャートNo.1を獲得する世界的話題作となった。
一方で、実写映画の監督、コミック原作や脚本提供などの執筆活動も行い、近年の実写映画作品には、カンヌ国際映画祭の特別招待作品となった『Avalon』（01年）、オムニバス映画『KILLERS』内の『.50 Woman』などがある。
2004年に公開されたアニメ大作『イノセンス』は日本アニメで初めてカンヌ国際映画祭コンペ部門にノミネートされ、2005年3月に開幕した愛知万博では、『中日新聞プロデュース共同館〈夢みる山〉のテーマシアター〈めざめの方舟〉』の総合演出を務め、体感型映像空間を初演出した。2006年4月には、全く新しい映像技法を駆使した3DCGアニメーション『立喰師列伝』が公開された。また、そのスピンオフとして06年9月発売・徳間書店月刊コミックリュウ創刊号の付録DVDに収録された短編実写映像『女立喰師列伝』を作成。
最新監督作は、 第20回東京国際映画祭「日本映画・ある視点」部門公式作品・07年11月公開の短編実写オムニバス映画『真・女立喰師列伝』。6作品中2作品のメガホンをとった。
現在2008年公開予定の『スカイ・クロラ The Sky Crawlers』を製作中。