Carlos Reygadas découvre le cinéma à l'âge de seize ans avec les films d'Andrei Tarkovski. Il met un temps sa passion de côté pour se consacrer à des études de droit. Il intégre une Université au Mexique avant de se spécialiser dans les conflits armés à Londres. Il travaille ensuite pour l'Organisation des Nations Unies avant de décider de changer de vie en 1997. Il se rend alors en Belgique pour passer le concours d'entrée de l'Insas où il présente un premier court métrage. Il échoue à l'examen d'entrée.Carlos Reygadas tourne ensuite trois courts métrages avant de commencer à écrire Japon en 1999. Le film est tourné durant l'été 2001 avant d'être présenté aux Festival de Rotterdam et de Cannes où il reçoit une mention spéciale pour la Caméra d'or. Ce premier long métrage met en scène le périple d'un homme usé qui se rend au fin fond du Mexique pour se préparer à la mort. Son retour sur la Croisette se fait en 2005 où il présente en compétition officielle son nouveau long-métrage, Batalla en el cielo, centré sur l'enlèvement d'un enfant.
En 2012, il participe à l'exposition collective « Resisting the Present. Mexico 2000/2012 »1 au musée d'Art moderne de la ville de Paris sur la jeune scène d'artistes mexicains.
En 2018, son film Nuestro Tiempo est sélectionné à la Mostra de Venise.
