Suwalkiban született, katonatiszt apját a második világháborúban, 1940-ben végezték ki a szovjetek Katynban. Az árván maradt fiú dolgozott munkásként, segédkezett templomok kifestésében, 1942-től harcolt a nácik ellen. A háború után festészetet tanult a krakkói képzőművészeti akadémián, 1952-ben a lódzi filmfőiskolán szerzett rendezői diplomát.

Első műveiben a háború Lengyelországra gyakorolt hatását vizsgálta: az olasz neorealista hatásokat tükröző A mi nemzedékünk (1954) elsősorban hangvételében és formanyelvében hozott újat. Az 1957-es Csatorna világszerte ismertté tette nevét, s a cannes-i filmfesztiválon elnyerte a zsűri különdíját. Az 1944-es varsói felkelés idején játszódó filmben már megjelennek az életművén végigvonuló témák: a hamis mítoszok, a céltalan, értelmetlen hősiesség. A háborús trilógia harmadik része a Jerzy Andrzejewski regénye alapján készült Hamu és gyémánt (1958), a főszerepet játszó Zbigniew Cybulski a háború utáni lengyel nemzedék hőse lett, afféle kelet-európai James Dean mítosza szövődött alakja köré.

Wajda mai témát először az Ártatlan varázslókban dolgozott fel (1960). Õ maga első érett filmjének a Sámsont (1961) tartja, ennek zsidó egyetemista főhőse egy antiszemita tüntetésbe keveredve önvédelemből öl. A világháború témájához 1970-ben a Hamu és gyémánttal rokonságot mutató Tájkép csata után című filmmel tért vissza, melynek forgatókönyve Tadeusz Borowski írásainak alapján készült. A klasszikus lengyel irodalom számos művét filmre vitte: Jaroslaw Iwaszkiewicz műve alapján készült a lírai Nyírfaliget és a filozofikus Wilkói kisasszonyok, a Wladyslaw Reymont regénye alapján forgatott Az ígéret földje a lengyelországi kapitalizmus kialakulását írja le. (Tavaly ezt választották meg minden idők legjobb lengyel játékfilmjének.) A legnagyobbnak tartott lengyel drámát, Stanislaw Wyspianski Menyegzőjét színpadon és filmen egyaránt megrendezte, miként Dosztojevszkij Ördögök című művét is, az orosz író A félkegyelmű című remekművét Nasztaszja Filippovna címmel - mindössze két szereplővel - 1977-ben színpadra adaptálta, a filmváltozat 1994-ben két japán színésszel készült el.

Lengyelország sztálinista múltját elemezte az 1976-os Márványember. A Szolidaritás színre lépése után Wajda a nemzeti ellenállás fontos személyisége lett, az 1981-es Vasember már a Szolidaritás mozgalom születéséről szólt. A film a cannes-i filmfesztiválon Arany Pálma díjat kapott, de a szükségállapot bevezetése után az összes szocialista országban betiltották. A múlt század második felének lengyel történelméről, a lengyelországi munkásság és értelmiség demokráciáért folytatott küzdelméről szóló Ember-trilógia lezárása a több mint három évtizeddel később, 2013-ban forgatott Walesa - A remény embere, amelynek hőse a Szolidaritás Nobel-békedíjas alapítója, a későbbi lengyel államfő.

A rendező a szükségállapot 1981. decemberi bevezetése után hivatalosan nem emigrált, de Párizsba költözött. Az ott készült Danton, amely a francia forradalmi eseményeket állította párhuzamba a lengyelországi eseményekkel, BAFTA-díjat nyert a legjobb idegen nyelvű film kategóriában, Wajda a legjobb rendezőnek járó César-díjat is átvehette. A rendszerváltás idején tért haza, a szenátus tagjává választották. 1999-ben elkészítette Adam Mickiewicz eposzának, a nemzeti lét értelmét vizsgáló Pan Tadeusznak a filmváltozatát. 2002-ben mutatták be Aleksander Fredro Bosszú című vígjátékából készült filmjét, amelynek érdekessége, hogy az egyik főszerepet a lengyel-francia Roman Polanski filmrendező alakította.

Túl a nyolcvanon, 2007-ben személyes drámát forgatott a katyni vérengzésről, amelynek apja is áldozatul esett. A Katyn (Az ígéret földje, a Wilkói kisasszonyok és a Vasember után) negyedik Oscar-díjra jelölt filmje lett. Két évvel később részben Márai Sándor novellájából készítette az elmúlást ábrázoló Tatarakot. Jelenleg egy lengyel avantgárd festő életéről szóló filmen dolgozik, amelyben a főszerepet Boguslaw Linda fogja alakítani.

Andrzej Wajda művészetét számtalan díjjal ismerték el világszerte. Több alkotása is elnyerte a filmkritikusok nemzetközi szövetségének (Fipresci) díját, kitüntette az Európai Filmakadémia is. Életművéért a velencei mustrán Arany Oroszlán-díjat (1998), a berlini filmfesztiválon tiszteletbeli Arany Medvét (2006), a prágai Febiofesten Kristián-díjat vehetett át (2014). A lengyel rendezők közül elsőként őt honorálták Oscar-életműdíjjal (2000). 1996-ban a japán Praemium Imperiale díjjal, 2001-ben a francia Becsületrend parancsnoki keresztjével és Németország Nagy Érdemkeresztjével, 2011-ben Lengyelország legmagasabb állami elismerésével, a Fehér Sas Rend a kék szalaggal, a következő évben a Magyar Érdemrend Nagykeresztje polgári tagozatával tüntették ki. Az idén Gdansk díszpolgárává választották. Wajda nevével az Amerikai Mozgókép Alapítvány (American Cinema Foundation) Szabadság-díjat alapított, amelyet kelet- és közép-európai rendezőknek adományoznak.

A lengyel filmiskola megalapítójának tekintett rendező azt vallja: "A Jóisten két szemet adott a rendezőnek - egyet, hogy a kamerába nézzen, és egy másikat, hogy mindarra riasszon, ami körülöttünk zajlik". A sokoldalú művész Krakkóban japán rajzokat és képregényeket bemutató múzeumot hozott létre, 2002-ben filmrendezői mesteriskolát nyitott Varsóban.