Lengyel zsidó apa és orosz katolikus anya gyermekeként született Párizsban Rajmund Roman Liebling néven, szülei mindketten agnosztikusak voltak. A család 1937-ben visszaköltözött Krakkóba, a második világháború idején deportálták őket, s bár a kisfiút sikerült megszöktetni, anyját elvesztette, apjával pedig csak a háború után találkozott újra. Műszaki tanulmányai után színésznek állt, majd a lódzi filmművészeti főiskola rendezői szakát végezte el. 1961-ben készített első játékfilmjét, a Kés a vízben című lélektani-szerelmi drámát Oscar-díjra jelölték, de politikai felhangjai miatt téma volt a kommunista párt központi bizottságának ülésén is.
Polanski ezután Nagy-Britanniában horrort (Iszonyat) és thrillert (Zsákutca) forgatott, előbbivel elnyerte a Berlinale Ezüst Medve, utóbbival az Arany Medve-díját. 1967-ben Hollywoodban készítette a Vámpírok bálja című horror-vígjátékot, amelyben felesége, Sharon Tate oldalán a főszerepet is eljátszotta, majd a Rosemary gyermeke című horrort, amely a műfaj klasszikusa lett. A rémségek a való életben folytatódtak: 1969-ben terhes feleségét lemészárolta a Charles Manson követőiből álló banda.
A megrendült rendező a munkába menekült: 1971-ben forgatta a szöveghű és művészileg tökéletes, de kegyetlen és véres Macbethet, 1974-ben a 11 Oscar-díjra jelölt, de csak a forgatókönyv kategóriában diadalmaskodó Kínai negyedet, amelyet A lakó című fekete komédia követett.