Il fait ses études à l'université de Leyde (Leiden) à la fois en mathématique et en physique. Il rejoint la marine néerlandaise et c'est dans ce service qu'il découvre la technique sur pellicule en réalisant des documentaires. Il est engagé par la télévision du pays. Son premier succès vient en 1969 avec la série télévisée Floris (avec
Rutger Hauer). Son premier film, Wat Zien Ik?, sort en 1971 mais n'est pas particulièrement bien reçu. Son premier succès national vient avec Turks Fruit en 1973. Il continue à bâtir sa renommée et suite à quelques succès internationaux, tel Soldaat van Oranje qui obtient le Golden Globe, il émigre aux États-Unis.
De l'autre côté de l'Atlantique, il change son style. Il dirige des films à gros budget et violents, tel
RoboCop (1987) et
Total Recall (1990) qui ont la particularité de mélanger pur divertissement et critique acerbe des dérives de la société contemporaine, celle des États-Unis en particulier. Ainsi Robocop est-il un tableau au vitriol du capitalisme et de l'ultra libéralisme où l'aspect humain est écrasé par les intérêts politiques et financiers, alors que Total Recall montre les dérives de la société de consommation et des plaisirs.
Il continue ses succès avec
Basic Instinct (1992) puis le « flop » de
Showgirls (1995). Après ce film il revient à la violence qui a marqué ses premiers films et réalise
Starship Troopers (1997) et Hollow Man (2000). Starship Troopers lui permet de renouer avec son style provocateur et iconoclaste du cinéma hollywoodien : cette fois-ci, il s'attaque au culte du militarisme et aux mécanismes de propagande des masses. Le film adopte un style outrancier et à l'imagerie fasciste évidente pour mieux la ridiculiser, mais une partie de la critique américaine ne le suit pas et le traite de « fasciste ».
Il participe au Festival du cinéma nordique de Rouen en 2001.
En 2005, il revient aux Pays-Bas pour tourner son premier film néerlandais depuis près de trente ans,
Black Book. Très grosse production à l'échelle néerlandaise, le film connaît un net succès, battant en brèche les idées reçues sur la Seconde Guerre mondiale.