Né dans une famille aisée de Calcutta, d'un père écrivain et poète majeur de la littérature bengalie (Sukumar Ray), S. Ray reçoit une bonne éducation, en héritier de la Renaissance bengalie. Il étudie au Presidency college, avant de rejoindre l'université de Visva-Bharati, fondée par le poète Rabîndranâth Tagore à Santiniketan.
D'abord maquettiste publicitaire, il fonde en 1942 un ciné-club à Bombay, puis la Calcutta Film Society en 1947 : cinéastes américains comme européens y sont projetés, notamment les néo-réalistes qui font forte impression. C'est la rencontre du cinéaste français Jean Renoir, lors du tournage en Inde du film Le Fleuve et le visionnage du film italien néo-réaliste Le Voleur de bicyclette, lors d'un voyage à Londres, qui le décident à se lancer dans la réalisation cinématographique, alors qu'il exerce le métier d'illustrateur dans une maison d'édition.
Inspiré par le roman Pather Panchali'' de Bibhutibhushan Bandopadhyay, il décide d'en faire un film et le tourne en décor réel, faisant appel à des amis pour tenir les rôles d'acteurs, et le finançant tout seul. À court de fonds, il obtient un prêt du gouvernement du Bengale ce qui lui permet d'achever le film. C'est un succès tant artistique que commercial, et Ray reçoit un prix en 1956 au Festival de Cannes, faisant découvrir au monde l'industrie cinématographique indienne.
Le cinéma de S. Ray est réaliste ; ses premiers travaux sont pleins de compassion et d'émotion ; son travail postérieur est plus politisé et parfois cynique, mais il y infuse toujours son humour typique.
Ray a réalisé 37 films, parmi lesquels des courts et des longs métrages ainsi que des documentaires. Le premier film de Satyajit Ray, La Complainte du sentier, remporta onze distinctions internationales, dont le prix du document humain au Festival de Cannes 1956. C'est le premier volet de la trilogie d'Apu, qui sera suivi par Aparajito (L'Invaincu) et Apur Sansar (Le Monde d'Apu). Ray a exercé au cours de sa vie un large éventail de métiers, dont l'écriture de scénarios, le casting, la composition musicale de bandes originales, le tournage, la direction artistique, la conception et la réalisation de ses propres génériques et affiches publicitaires... En dehors du cinéma, il était écrivain, éditeur, illustrateur, graphiste et critique de cinéma. Il a remporté de nombreuses récompenses au cours de sa carrière, dont un Oscar pour son œuvre en 1992. Il a été décoré également de la Bhârat Ratna, la plus haute distinction de l'Inde en 1992.
