Après des études de cinéma à l'Université de New York, Laurent Tirard devient lecteur de scénarii pour Warner Bros à Los Angeles. Il officie ensuite comme journaliste pour Studio Magazine et y publie une série d'interviews de réalisateurs (Woody Allen, Jean-Luc Godard, David Lynch, Martin Scorsese, Roman Polanski ou encore Wong Kar-Wai) présentant leur façon de travailler. De ces entretiens, il tirera deux recueils intitulés Leçons de cinéma (publiés en 2004 et 2006).

En 1999, Laurent Tirard se lance dans la réalisation avec un court métrage, De source sûre, qui réunit Hélène De Fougerolles et Gad Elmaleh. Il réitère l'année suivante avec Demain est un autre jour où il rassemble, pour sept minutes, à l'écran, François Berléand et Christian Charmetant. Après avoir été scénariste pour deux téléfilms, il collabore en 2004 à l'écriture du Plus beau jour de ma vie de Julie Lipinski.

Parallèlement, il met en scène son premier long, Mensonges et trahisons et plus si affinités..., une comédie emmenée par Edouard Baer, Marie-Josée Croze, Clovis Cornillac et Alice Taglioni. Co-scénariste de Prête-moi ta main (2006) d'Eric Lartigau, Laurent Tirard enchaîne avec la mise en scène de Molière (2007), dont le rôle-titre est confié à Romain Duris. Fort de ce succès - ce film d'époque est nommé à quatre reprises aux César 2008 (Meilleur scénario original, Meilleur acteur dans un second rôle pour Fabrice Luchini, Meilleurs décors et Meilleurs costumes), le réalisateur ne tarde pas à jeter son dévolu sur le culte Petit Nicolas, dont il livre l'année suivante une fidèle adaptation ciné.

Trois ans plus tard, on lui confie la réalisation du quatrième volet des aventures d'Astérix et Obélix, pour lequel il rassemble une pléiade d'acteurs, dont Catherine Deneuve, Fabrice Luchini, Guillaume Gallienne et Jean Rochefort. En 2014, Laurent Tirard retrouve le Petit Nicolas, qu'il emmène cette fois en vacances à la mer. Ce nouvel épisode fait suite à celui paru en 2009.