Walter Salles est le fils du banquier, politicien et philanthrope Walter Moreira Salles (1912-2001), fondateur de l'Instituto Moreira Salles. Sa mère est Eliza Gonçalves, son frère aîné est le président d'Itau Unibanco Pedro Moreira Salles, et son frère cadet le réalisateur documentariste João Moreira Salles. Son demi-frère aîné est l'éditeur Fernando Moreira Salles.
Il commence sa carrière cinématographique dans les années 1980 en réalisant quelques documentaires. En 1991, il réalise sa première fiction : A grande arte. Mais la crise économique qui sévit au Brésil l'empêche de poursuivre dans la fiction. Il marque son retour en 1995 avec le thriller Terre lointaine. En 1997, il réalise pour la chaîne de télévision européenne Arte le premier épisode Le premier jour pour la série de courts métrages L'an 2000 vu par....
L'année suivante, il obtient une reconnaissance internationale avec la réalisation du film Central do Brasil qui se voit décerner l'Ours d'or à Berlin. Il réalise ensuite en 2001 le drame familial Avril brisé dans la campagne de Bahia.
Ayant vécu très jeune entre la France et les États-Unis, il parle couramment le français et l'anglais et, après ses deux road movies sud-américains réussis (Central do Brasil et Carnets de voyage), il adapte en 2012Sur la route de Jack Kerouac. Le film convainc moins[1]. Il réalise ensuite un documentaire sur Jia Zhangke, et prépare un film biographique sur le mystificateur Christian Gerhartsreiter, qui se faisait passer pour un membre de la famille Rockefeller.
Laurent Desbois, L´Odyssée du cinéma brésilien de l´Atlantide à la Cité de Dieu, Paris, Editions L´Harmattan,
Laurent Desbois, La Renaissance du cinéma brésilien, Paris, Editions L´Harmattan,
(pt) Laurent Desbois (préf. Walter SALLES : Cinema em construção), A Odisseia do Cinema Brasileiro, da Atlântida à Cidade de Deus, Companhia das Letras,