Nato il 23 agosto del 1963 a Seul, Park finito il liceo prova ad entrare alla facoltà di estetica all'Università Nazionale di Seul; non ammesso, si iscrive alla facoltà di filosofia alla Sogang University. Qui assieme ad altri studenti fonda un circolo cinematografico, il Film Gang, provvisto di una ricchissima videoteca. Inizia così a scrivere articoli, saggi e recensioni, con particolare attenzione al cinema contemporaneo. Dopo la laurea, lavora come critico cinematografico per diverse riviste e giornali, ma il suo desiderio di intraprendere la carriera di regista (nato da una visione di La donna che visse due volte di Alfred Hitchcock durante il liceo) lo spinge a lavorare all'interno dei set cinematografici; diventa così assistente e aiuto-regista dell'amico Kwank Jae-young.
Godendo di buona reputazione tra gli addetti ai lavori e avendo cercato ovunque finanziamenti e aiuti economici, nel 1992 debutta dietro la macchina da presa con il lungometraggio Dar-eun... haega kkuneun kkum, di cui è anche autore della sceneggiatura. L'esito al botteghino è però un disastro e Park affronta un momento molto difficile durante il quale lavora anche come commesso in una videoteca. Continua comunque a scrivere diversi articoli per riviste cinematografiche e soprattutto sceneggiature che presenta a diversi produttori, e nel 1997 finalmente realizza la sua seconda opera 3injo, ma anche questa volta il riscontro con il pubblico è sotto le aspettative.
Park non si perde d'animo e decide di realizzare un cortometraggio, Simpan, che ottiene una buona visibilità partecipando all'importante Festival international du court métrage de Clermont-Ferrand. Grazie a questo lavoro viene notato dalla casa di produzione Myung Films che decide di affidargli la regia dell'adattamento sul grande schermo del romanzo DMZ di Park Sang-yun, mettendogli a disposizione un considerevole budget. Nasce così nel 2000 Joint Security Area: il film ottiene un successo straordinario, diventando uno dei film più visti di sempre in patria e trasformando Park Chan-wook in un regista quotato e apprezzato. Il film viene inoltre invitato a diversi festival, tra cui quello di Berlino e il Far East Film Festival di Udine, entrambi nel 2001. Grazie a questo immenso successo, Park può dedicarsi a una sua vecchia sceneggiatura risalente a circa cinque anni prima, ed è così che nel 2002 nasce Mr. Vendetta, pellicola che provoca polemiche tra il pubblico coreano, ma che viene invece accolta con entusiasmo dal pubblico dei festival stranieri (Toronto, Seattle, Philadelphia, il Fantasia Film Festival di Montreal). Lo stesso anno, Park fonda assieme ad altri cineasti la casa di produzione EGG Films.
Dopo Cannes e Venezia, nel 2007 è di nuovo il turno del Festival di Berlino che presenta in concorso I'm a Cyborg, But That's OK, opera che si discosta dalle tematiche precedenti raccontando una storia d'amore all'interno di un ospedale psichiatrico. Il film vince il Premio Alfred Bauer per l'opera più innovativa. Questo film, come il successivo, in Italia non ha ancora avuto distribuzione. Nel 2009 presenta in concorso al Festival di CannesThirst, una storia di vampiri di ambientazione contemporanea, grazie al quale vince il Premio della giuria ex aequo con Fish Tank di Andrea Arnold.[9]
Nel maggio 2020 Park annuncia di star scrivendo la sceneggiatura del suo prossimo lungometraggio, descritto come un melodramma con protagonisti Tang Wei e Park Hae-il.[12] Nell'ottobre dello stesso anno, il film viene confermato con il titolo internazionale Decision to Leave con l'inizio delle riprese fissato per la fine del mese.[13][14] Il lungometraggio è stato presentato in concorso al 75º Festival di Cannes[15] aggiudicandosi il Prix de la mise en scène,[16] venendo successivamente distribuito nelle sale cinematografiche italiane il 2 febbraio 2023.[17]