Pierre Arditi s'inscrit au cours de Théâtre de Tania Balachova, sans avoir pour autant de prédispositions pour être comédien. A l'image de Sabine Azéma et André Dussollier, Pierre Arditi devient un interprète fétiche du cinéma d'Alain Resnais. Il accepte un rôle dans Mon oncle d'Amérique (1979) qui se révèle décisif pour sa carrière. Cette première collaboration marque le début d'une filmographie commune entre l'acteur et le réalisateur, avec entre autre La Vie est un roman (1983), L' Amour à mort (1984), Mélo (1986), récompensé par le César du meilleur second rôle, Smoking et No Smoking (1992), pour lequel il obtient le César du meilleur acteur, On connaît la chanson (1997), comédie musicale qui remporte un grand succès et de nombreux prix, ou encore Pas sur la bouche (2003). Grand acteur de Théâtre au demeurant (il commence comme figurant en 1965, dans une pièce de Marcel Marechal), il reste ouvert aux productions télévisuelles auxquelles il participe relativement souvent.Pierre Arditi tourne en 1987 Agent trouble, où il incarne un haut fonctionnaire angoissant, s'inscrivant ainsi dans un répertoire plus sombre. Mais il reste volontiers dans le registre comique, avec des films tels Vanille fraise (1989) et Messieurs les enfants (1997), ou encore sa participation à la comédie autoparodique Les Acteurs (2000).Claude Lelouch lui propose un premier rôle dans Hommes, femmes : mode d'emploi (1996) et par la suite dans Hasards ou coincidences (1998). Il retrouve le réalisateur en 2004 pour la deuxième partie de sa trilogie du Genre humain. Enfin, il prête ses traits à l'inspecteur Larsant dans les films de Bruno Podalydès adaptés du roman de Gaston Leroux, Le Mystère de la chambre jaune (2002) et sa suite Le Parfum de la dame en noir, (2004) une nouvelle fois aux côtés de Sabine Azéma.