Après un diplôme de mathématiques appliqués obtenu en 1980, Darejan Omirbaev comprend que le cinéma l'intéresse davantage. Il travaille comme programmateur informatique puis suit en 1981-82 une formation d'assistant metteur en scène. Son film de fin d'études, très bien accueilli, lui permet de trouver du travail dans les studios Kasakh Film comme correcteur de scénarios. Après un passage à l'institut du cinéma à Moscou, le V.G.I.K, il revient en 1988 à Almaty, sa campagne natale.

En 1991, il réalise son premier long métrage : Kairat récompensé par un Léopard d'argent et le prix Fipresci au festival de Locarno. Il tourne ensuite Kardiogramma en 1995 qui sera sélectionné en compétition officielle au festival de Venise. Son troisième long métrage, Tueur a gages, est présenté en sélection officielle au festival de Cannes en 1998 et reçoit le Prix Un Certain Regard-Fondation Gan.

Fortement inspiré par Robert Bresson, pour lequel il ne cacha jamais sa grande admiration, il signe avec La Route son quatrième long métrage, qui concourt en sélection officielle au Festival de Cannes dans la section Un Certain Regard en 2001.