Né à Rio de Janeiro en 1967, José Padilha a fait ses études à l'Université pontificale catholique de Rio de Janeiro, où il a étudié l'économie avant de se tourner vers l'économie politique et la littérature anglaise à Oxford. De retour au Brésil, il scénarise et produit le documentaire social Os Carvoeiros en 1999, avant de réaliser son premier long-métrage, Onibus 174 sorti 3 ans plus tard. Fort de son succès et de sa réputation de documentaliste pointu de la société brésilienne, il réalise en 2007 Troupe d'Elite qui trace le récit des bataillons de police brésiliens face aux trafiquants de drogue des favelas de Rio. Le film fait le tour du monde et remporte un beau succès local et international. Il s'accompagnera d'une suite, Troupe d'Elite 2, sorti en 2009. 

Après avoir reçu les acclamations du public du Festival de Sundance en 2010 pour le documentaire Yanomami : une guerre d'anthropologues, il prend tout son monde à contre-pied en signant sa première réalisation aux Etats-Unis : celle du remake de Robocop, film culte de Paul Verhoeven sorti en 1987.