Se décrivant lui-même comme "le fils d'une femme de ménage qui a vécu dans un rêve de cinéma", Jean-Claude Brisseau ne se destine pas immédiatement à suivre une carrière de réalisateur. Il emprunte les chemins de l'enseignement en étant professeur de français pendant plus de vingt ans dans un collège de la banlieue parisienne, mais ses rêves se septième art finissent par le ratrapper et il mène en parallèle une carrière de cinéaste amateur. Sa rencontre avec Eric Rohmer est déterminante : il travaille peu de temps après à l'INA (Institut National de l'Audiovisuel), qui produit en 1978 son premier long métrage : La Vie comme ca, tout d'abord destiné à la télévision.

En 1983, Brisseau entame sa première collaboration avec l'acteur Bruno Crémer, qu'il dirige dans le drame Un jeu brutal. Il le retrouve en 1988 pour le long métrage De bruit et de fureur, plongée violente dans la vie des banlieues mêlée à une composante surnaturelle, qui lui permet de recevoir un Prix spécial de la jeunesse au Festival de Cannes.

L'une des particularités de Jean-Claude Brisseau est d'utiliser des acteurs à l'image publique très forte afin de les détourner sur grand écran : en 1989 il s'emploie ainsi à transformer Vanessa Paradis, à l'époque vue comme l'innocente interprète de Joe le taxi, en une adolescente psychologiquement fragile et amoureuse sensuelle de son professeur dans le drame Noce blanche. Une prestation qui vaut à l'actrice le César du Meilleur espoir féminin. Puis L'Ange noir, en 1994, met en scène Sylvie Vartan dans le rôle d'une femme fatale aux secrets diaboliques.

Après six ans d'absence, Brisseau réalise la comédie dramatico-romantique Les Savates du bon Dieu, qui tranche avec ses précédentes oeuvres du cinéaste en raison d'une dimension métaphysique nettement moins affirmée que dans ses précédents films. Le cinéaste confirme ce changement en 2002 avec Choses secrètes, un drame situé dans le milieu des entreprises.

En 2005, alors qu'il achève le montage de son nouveau long-métrage, Les Anges exterminateurs, Jean-Claude Brisseau est condamné à un an de prison avec sursis et 15 000 euros d'amende pour le harcèlement sexuel de deux actrices de Choses secrètes. Un épisode étrangement similaire au scénario des Anges exterminateurs qui implique un cinéaste poussant deux jeunes comédiennes à explorer leur sexualité en vue du tournage d'un film policier. Précédé par une sulfureuse réputation, le film est présenté à la Quinzaine des Réalisateurs à Cannes.

En 2009, Jean-Claude Brisseau dirige Carole Brana et Arnaud Binard dans le film dramatique A l'aventure puis signe, trois ans plus tard, La Fille de nulle part, qui remporte le Léopard d'or au Festival de Locarno. Fin 2017, une rétrospective devant lui être consacrée à la Cinémathèque de Paris est annulée suite à l'indignation d'organisations féministes. Jean-Claude Brisseau réalise, en 2018, le drame érotique Que le diable nous emporte, son ultime opus.