Jan Hřebejk vystudoval společně se svým filmovým souputníkem, scénáristou Petrem Jarchovským, Akademické gymnázium ve Štěpánské a v letech 1987-1991 katedru scenáristiky a dramaturgie na pražské Filmové a televizní fakultě Akademie múzických umění (FAMU).

Během studia FAMU Jan Hřebejk režíroval a ve své vlastní produkci natočil dva krátkometrážní filmy – Co všechno chcete vědět o sexu a bojíte se to prožít (1988) a L.P. 1948 (1989) podle scénářů svého spolužáka Petra Zelenky. Profesionálním režijním debutem byl krátkometrážní hraný film pro Českou televizi Nedělejte nic, pokud k tomu nemáte vážný důvod (1991). Filmy si získaly pozornost diváků a kritiky i četná ocenění na studentských filmových festivalech.

Spolu s Petrem Jarchovským napsal ještě během studií na FAMU scénář ke generační filmové komedii z prostředí letního pionýrského tábora Pějme píseň dohola. Podle tohoto scénáře natočili v roce 1990 celovečerní film debutující režisér (a nynější producent) Ondřej Trojan a rovněž debutující kameraman Asen Šopov. Ve filmu se v dětské roli poprvé objevila pozdější úspěšná mladá herečka Aňa Geislerová a Jan Semotán (Kšanda z Šakalích let).

V roce 1992 natočil Jan Hřebejk podle vlastní diplomové adaptace románu Egona Hostovského televizní inscenaci pro Českou televizi Dobročinný večírek s Jiřím Kodetem, Ivanou Chýlkovou a Bohumilem Kleplem v hlavních rolích.

Autorský filmový muzikál Šakalí léta, retrokomedie z konce padesátých let o nástupu rock and rollové vlny v Čechách, měl premiéru v roce 1993. Podle povídek spisovatele Petra Šabacha napsal scénář Petr Jarchovský, původní hudbu a texty skladatel a zpěvák Ivan Hlas. Film režíroval jako svůj celovečerní debut Jan Hřebejk a za kamerou stál renomovaný kameraman Jan Malíř. Film měl velmi dobrou návštěvnost a získal mnohá prestižní ocenění - mezi jinými i Českého lva za nejlepší režii pro Jana Hřebejka, za nejlepší mužský herecký výkon pro Josefa Abrháma, za nejlepší původní filmovou hudbu pro Ivana Hlase a za nejlepší film roku 1993.

Spolu s Janem Malířem Jan Hřebejk v roce 1996 realizoval televizní seriál pro děti Kde padají hvězdy, který se prodal do mnoha zemí Evropy. Dalším úspěchem autorské dvojice Jarchovský - Hřebejk byla netradičně pojatá trojice autorských povídek pro televizní cyklus Bakaláři, která získala prestižní ocenění Filmového a televizního svazu a Literárního fondu za přínos televizní hrané tvorbě za rok 1997.

Autorský tandem Hřebejk-Jarchovský spojil koncem devadesátých let svůj tvůrčí potenciál s filmovou společností Total HelpArt T.H.A. producenta a režiséra Ondřeje Trojana. Pod tímto produkčně investorským zázemím následně realizoval Jan Hřebejk podle scénářů Petra Jarchovského svoje dosud nejúspěšnější celovečerní filmy.

V roce 1999 domácí divácký megahit Pelíšky a následně o rok později film Musíme si pomáhat, jehož mimořádné kvality dotvrzuje i nominace na Oscara za nejlepší cizojazyčný film, pět Českých lvů, řada ocenění na mezinárodních filmových festivalech a uvedení v kinech prakticky po celém světě. V roce 2003 měl premiéru další divácky mimořádně úspěšný titul Pupendo. Zatím poslední realizovaný celovečerní film režiséra Jana Hřebejka a scénáristy Petra Jarchovského, Horem pádem.

V období mezi natáčením celovečerních filmů Jan Hřebejk režíruje množství drobnějších prací v oblasti hudebních klipů, reklam či dokumentárních filmů (např. portréty Dominika Haška či Vladimíra Mišíka pro společnost Febio).

V roce 1997 debutoval Jan Hřebejk jako divadelní režisér Nebezpečných vztahů Christophera Hamptona s Vilmou Cibulkovou, Alešem Procházkou a Zitou Kabátovou v hlavních rolích v pražském divadle Pod Palmovkou.

V březnu 2000 se v témž divadle uskutečnila další premiéra hry pod jeho režijním vedením – divadelní zpracování známého filmu Woodyho Allena Výstřely na broadwayi. V roce 2002, opět v divadle Pod Palmovkou režíroval Jan Hřebejk AMADEA v hlavní roli s Jiřím Bartoškou. S Jaroslavem Duškem a Natašou Burger, kteří hráli v Horem Pádem, se Hřebejk sešel i při realizaci komorního dramatu pro dva herce Manželské vraždění, které podle předlohy francouzského dramatika Eric-Emmanuela Schmidta zinscenoval pro Divadlo Na Jezerce.

V roce 2006 vyhrál v Karlových Varech Zvláštní cenu poroty za film Kráska v nesnázích. Další filmy Jana Hřebejka jsou Líbánky (2013), Zakázané uvolnění (2014) nebo jeho nejnovější film Učitelka z roku 2016.