Assistant de Jacques Becker, Max Ophüls ou encore Yves Allégret, Alain Jessua débute la réalisation par un court métrage en forme de coup de maître : Léon la Lune, oeuvre muette centrée sur la journée d'un clochard parisien, se voit décerner le Prix Jean-Vigo en 1957. Son premier long, La Vie à l'envers, qui raconte l'histoire d'un agent immobilier sombrant dans la solitude puis la folie, est tout aussi marquant, avec une récompense à la Mostra de Venise.
Réalisateur décalé et exigeant, au cinéma souvent teinté de fantastique, Alain Jessua tourne pour les plus grands. Il dirige ainsi Alain Delon et Annie Girardot dans le film policier Traitement de choc (grand succès public avec plus d'1,8 million d'entrées), Patrick Dewaere dans Paradis pour tous, pour ce qui fut son tout dernier rôle, ou encore Gérard Depardieu (Les Chiens) et Jean-Pierre Cassel (Jeu de massacre, Prix du scénario à Cannes). En 1984, ce touche-à-tout, auteur par ailleurs de plusieurs romans, signe la comédie fantastique Frankenstein 90, emmenée par Jean Rochefort et Eddy Mitchell.