Issu d'une famille d'artistes et de parents écrivains, Andreï Mikhalkov-KONTCHALOVSKI se destine d'abord à la musique avant d'intégrer la célèbre école cinématographique VGIK. Il y rencontre Andreï Tarkovski, dont il est scénariste (Le rouleau compresseur et le violon, 1961, Andrei Roublev, 1966) et même l'acteur (L'Enfance d'Ivan, 1962). Il se lance dans la réalisation avec le court Le garçon et le pigeon (1961), puis le long Le premier maître (1965), plongée dans la Russie post révolutionnaire de 1917, suivi du Bonheur d'Assia (1966), portrait d'une paysanne, censuré pendant vingt ans pour son réalisme sans fard. Il adapte Tourgueniev pour Le nid de gentilshommes (1969), chronique aristocratique des années 1840, et Tchekhov pour Oncle Vania (1970), et continue de séduire avec La Romance Des Amoureux (1974), et Sibériade (1979), fresque sur deux familles antagonistes dans un village de Sibérie qui obtient le Prix spécial du Jury à Cannes en 1979 et assure une réputation internationale à son réalisateur. Surveillé par les autorités russes, et courtisé par les producteurs étrangers, il se tourne vers les États-Unis, où il signe le court métrage Split Cherry Tree (1982), et s'essaye à des genres variés, passant du drame (Maria's Lovers, 1984) à la série B (Tango & Cash, 1989), en passant par le film d'action (Runaway train, 1985). Il revient dans son pays natal à la fin de la guerre froide avec des films sur la Russie contemporaine mais financés grâce à des coproductions Le Cercle des intimes (1991), Riaba ma poule (1994), La Maison de fous (2002)).
Son fils Yegor, né en 1966, est également réalisateur.