Alan Resnais se narodil 3. června 1922 ve městě Vannes v Bretani ve Francii, v rodině místního lékárníka. Kvůli nepříliš dobrému zdraví se v dětství nevěnoval běžným činnostem jako jeho vrstevníci, ale především četbě, zajímá se též o malířství. Studium na koleji svatého Františka Xaverského nedokončil a v roce 1939 odjíždí do Paříže. V této době měl již za sebou svůj první krátký film L’aventure de guy (vlastní adaptace jednoho z příběhů s Fantomasem, 1936). V Paříži navštěvoval herecké kursy a v roce 1942 se objevil v malé roli ve filmu Les Visiteurs du soir (Návštěva z temnot, r. Marcel Carné, 1942). V roce 1944 se začíná studovat filmový střih na IDHEC (L’Institut hautes etudes cinematigraphigues).

Po absolvování tří semestrů školu opouští a v roce 1945 je povolán do armády. Po skončení povinné vojenské služby natáčí dva krátké filmy, Schema d'une identification s Gérardem Philipem (1945) a Ouvert pour cause d'inventaire (1946), které se do dnešních dnů nedochovaly. V letech 1946-1948 pracuje jako střihač a asistent režie Nicole Vedresové na dokumentu Paříž 1900 a realizuje cyklus krátkých dokumentů o malířích (Lucien Coutaud, Felix Labiss, Henri Goetz a Max Ernst). Jako střihač se v pozdějších létech uplatnil i u filmů Francoise Truffauta, Agnes Vardové či Jacquese Doniol-Valcroze. V roce 1948 se prosazuje krátkým dokumentárním filmem Van Gogh (1948) v němž je skrze obrazy, pomocí koláží, líčen malířův život. Snímek byl oceněn dvěma cenami na bienále v Benátkách a v kategorii krátkých filmů získal Oscara. Stejnou metodu použije i dalších svých dokumentů. Pomocí obrazů tahitských žen jsou zobrazeny sny a noční můry malíře Gauguina v dokumentu Paul Gauguin (1950), kombinaci soch a obrazů Pabla Picassa a autentických záběrů použil i v dokumentu Guernica (1950) v němž je zobrazena zkáza města Guernica za španělské občanské války. Uměleckým námětem se Resnais zabývá i v dokumentu Les Statues meurent aussi (Sochy také umírají, 1953) ve který pojednává o africkém umění jež postupnou kolonizací spěje k zapomnění. I přesto, že snímek obdržel cenu Jeana Viga, byl cenzurou zakázán. Patrně nejvýznamnějším dokumentem se stal film Nuit et brouillard (Noc a mlha, 1955) zachycující celý vývoj holocaustu, od jeho počátků až po osvobození koncentračních táborů spojeneckými vojsky. Svoji etapu dokumentů završuje snímkem z prostředí knihovny, Toute la memoire du monde (Všechna paměť světa, 1956) a abstraktním zobrazením výroby umělých hmot Le chant du Styréne (Píseň styrénu, 1958).

V roce 1959 dostává nabídku na natočení dokumentu o svržení atomové bomby na Hirošimu, Resnais odmítá a rozhoduje se natočit o tomto tématu hraný film podle scénáře Marguerity Durasové. A tak vzniká jeho první hraný film Hiroshima mon amour (Hirošima, má láska, 1959). Experimentální přístup k filmovému umění uplatnil ve svém druhém hraném snímku L’Année derniére a Marienbad (Loni v Marienbadu, 1961), postavy nemají jména, dialogy jsou nedokončené a nedávají smysl, důraz je kladen především na celkovou kompozici. Dalších třech filmech zpracovává téma války, ve filmu Muriel ou le temps d’un retour (Muriel aneb čas návratu, 1963) se zabývá alžírskou válkou, ve snímku La Guerre est finie (Válka skončila, 1966) odbojem proti Frankově diktatuře ve Španělsku, a americko-vietnamský konflikt řeší ve filmu Loin du Vietnam (Daloko od Vietnamu, 1967). Po finančním propadáku dalšího experimentálního filmu Je t’aime, je t’aime (Miluji tě, miluji tě, 1968) se na několik let umělecky odmlčel. V této době se také oženil s Florence Maulraux. K filmování se Resnais vrací v roce 1974, neúspěch předchozího díla si vynahrazuje politickým filmem Stavisky (1974) s Jean-Paulem Belmondem v hlavní roli, jež se stal divácky nejúspěšnějším Resnaisovým filmem 70. a 80. let. Z řady filmů, natočených v následujících letech, až do současnosti, sklidil, především u filmových odborníků, úspěchy s filmy, Providence (Prozřetelnost, 1977) Cena poroty v Cannes, a hlavně s téměř pětihodinovým snímkem Smoking/ No smoking (1993), jež byl oceněn pěti Cézary, získal Stříbrného medvěda na MFF v Berlíně, a získal Cenu Loise Delluca. Dokumentem Gershwin (1992) se tematicky vrací k počátkům své kariéry.

Zemřel v roce 2014 ve svých jedenadevadesáti letech.