Alain Jessua est l’assistant de Max Ophüls, Marcel Carné, Yves Allégret et Jacques Becker avant de réaliser son unique court-métrage, Léon la lune1 qui lui vaut le prestigieux prix Jean-Vigo en 1957. Quelques années plus tard, en 1963, son premier long-métrage (devenu « culte » auprès des cinéphiles) est doublement primé, à Cannes et à Venise : La Vie à l’envers, avec Charles Denner et Jean Yanne dont c'est le premier rôle au cinéma. Il enchaîne ensuite une série de longs-métrages qu’il produit lui-même (audace assez rare dans le paysage cinématographique français) : Jeu de massacre (Prix du meilleur scénario à Cannes en 1967), avec Michel Duchaussoy et Jean-Pierre Cassel ; Traitement de choc (1972), un gros succès public, avec Alain Delon et Annie Girardot. Suivront : Armaguedon (1977), avec Alain Delon, Jean Yanne et Michel Duchaussoy ; Les Chiens (1979), avec Gérard Depardieu, Victor Lanoux, Nicole Calfan et Fanny Ardant ; Le paradis pour tous (1982), avec Patrick Dewaere - son dernier rôle, il devait se suicider pendant le montage du film -, Jacques Dutronc et Fanny Cottençon, Frankenstein 1990 (1984), avec Eddy Mitchell et Jean Rochefort ; En toute innocence (1988), avec Michel Serrault et Nathalie Baye ; enfin, Les couleurs du diable (1997), avec Ruggero Raimondi, Wadeck Stanczak et Isabelle Pasco…
Alain Jessua fait régulièrement l’objet d'hommages en France et à l'étranger. Son court-métrage Léon la lune a ainsi été projeté au MOMA - Museum Of Modern Art - de New York, il y a quelques années et Martin Scorsese a cité La Vie à l’envers comme un des films qui l’ont vraiment marqué. De ce cinéaste souvent visionnaire, Jean Tulard, dans son "Dictionnaire du Cinéma", écrit : « Il tourne peu mais bien. Il propose un cinéma où il aborde les problèmes de notre temps et lance des cris d’alarme. »
Écrivain, Alain Jessua est l'auteur de six romans, publiés notamment aux éditions Léo Scheer.