Roy Andersson étudie le cinéma à la Svenska Filminstitutet de Stockholm et réalise son premier film, Une histoire d'amour suedoise, en 1970. Ce dernier remporte un franc succès et consacre le cinéaste comme l'un des principaux artistes de la génération montante du cinéma suédois. Roy Andersson peine pourtant à trouver des partenaires pour son second film. Giliap, qu'il se décide finalement à produire lui-même, est présenté à la Quinzaine des réalisateurs à Cannes en 1976, mais ne bénéficie pas du même engouement public. Cet échec commercial marginalise un peu plus un cinéaste déjà atypique, adepte d'un naturalisme loué par les plus grands, dont Ingmar Bergman.
Il se tourne alors vers la télévision, pour laquelle il tourne de nombreuses publicités. Andersson affute son style, développe son univers et ses spots très insolites remportent tous les suffrages. Pour ses pubs, il cumule les récompenses et économise suffisamment d'argent pour fonder en 1981 le Studio 24, où il est libre de produire et réaliser ses films en toute indépendance. En 1987, son travail est suffisamment réputé pour que le ministère de la santé suédois lui confie le soin de réaliser un spot sur le thème du Sida. Le court-métrage en question, Quelque chose est arrivé, ne franchit pas de cadre de la censure, Andersson refusant de se soumettre aux idées véhiculées par le ministère.
Roy Andersson refait parler de lui en 1991 lors de la présentation d'un court-métrage de quinze minutes, Monde de gloire, qui réussit à faire l'unanimité auprès de la critique internationale. Avec ce film, le réalisateur abandonne toute idée d'un cinéma narratif. Il tourne sans scénario ni découpage et préfère travailler ses plans en studio tel un peintre. Ce style très singulier, où Andersson, par une succession de saynètes, évoque ni plus ni moins que l'humanité toute entière caractérisera très fortement ses oeuvres à venir.
Il aura fallu attendre vingt-cinq ans pour que Roy Andersson révèle au public son troisième long-métrage, Chansons du deuxième étage (2000). Le tournage du film, effectué sur une période de quatre années, suscitent une attente démesurée. Composé de 46 plans séquence qui sont autant de toiles, il construit un univers surréaliste où les situations insolites décrivent sur le ton d'un humour très noir une humanité en déliquescence. Le film fait partie de la sélection officielle du festival de Cannes en 2000 et remporte même le prix du jury. Sept ans plus tard, le cinéaste revient à Cannes dans la sélection Un Certain Regard avec Nous, les vivants, une oeuvre très propre à son univers si singulier. En 2008 ressort en salles son premier film, Une histoire d'amour suedoise.