Fils d'un savonnier, il grandit dans le quartier des Halles à Paris. Il est élève au Lycée Montaigne, puis au Lycée Louis-le-Grand où il se lie d'amitié avec Jacques Rigaut. En 1917, il est mobilisé comme ambulancier. En 1918, il devient journaliste à L'Intransigeant sous le pseudonyme de René Després. Il écrit par ailleurs des paroles pour la chanteuse Damia, sous le pseudonyme de Danceny.
Il obtient ensuite des rôles dans divers films : Le Lys de la vie, Le Sens de la mort, L'Orpheline, Parisette et choisit pour cette occasion le pseudonyme de René Clair. Il devient directeur du supplément cinéma de la revue Théâtre et Comoedia illustré.
En 1922, il commence la rédaction du scénario du Rayon diabolique qu'il tournera en 1923 et qui sortira en 1924 sous le titre
Paris qui dort.
Le ballet Relâche, dont Francis Picabia a écrit le livret, doit être monté entre-temps au Théâtre des Champs-Élysées dont le directeur, Jacques Hébertot, est également celui de Théâtre et Comoedia illustré. Picabia souhaite qu'on projette un film à l'entracte. C'est René Clair qui sera choisi pour le réaliser. Le film d'inspiration dadaïste, Entr'acte, fera scandale et assurera la notoriété de Clair.
Il enchaîne divers films avec un goût prononcé pour un certain fantastique, tout en s'adonnant à l'écriture : Adams sort chez Grasset en 1926. En 1929, il participe à l'écriture du scénario de Prix de beauté, qu'il devait, initialement, également réaliser, mais qui sera tourné par Augusto Genina, avec
Louise Brooks dans le rôle principal.
C'est avec son premier film parlant,
Sous les toits de Paris (1930), qu'il acquiert une réputation internationale. Le succès se confirme avec
Le Million (1930) et À nous la liberté (1931), satire utopiste de la société industrielle. En 1936, sort
Les Temps modernes de Chaplin. La Tobis, société allemande qui produisit À Nous la liberté, et qui entre-temps (1935) était passée sous le contrôle de Goebbels, décide d'attaquer Chaplin pour plagiat et contrefaçon. Clair s'oppose à cette action, considérant le film de Chaplin, personnage qu'il admire, comme un hommage indirect au sien. La Tobis continuera à poursuivre Chaplin.
Après l'échec du
Dernier milliardaire (1934), René Clair accepte l'offre qui lui est faite d'aller travailler à Londres. Il y renouera brièvement avec le succès public pour Fantôme à vendre en 1935, mais son film suivant, Fausses nouvelles (1937), remake anglais de
Le Mort en fuite sorti l'année précédente en France, déçoit.
De retour en France fin 1938, il commence à tourner Air pur en juillet 1939. Le tournage est interrompu par l'ordre de mobilisation de septembre qui envoie à la guerre divers membres de l'équipe de tournage et le film ne sera jamais terminé. Fin juin 1940, René Clair quitte la France avec femme et enfant, gagne l'Espagne puis le Portugal et s'embarque pour New York. Le gouvernement de Vichy le déchoit de la nationalité française puis, quelque temps après, annule cette décision.
René Clair est bien accueilli à Hollywood, il y tournera quatre films :
La Belle ensorceleuse (1940),
Ma femme est une sorcière (1942), C'est arrivé demain (1943) et Dix Petits Indiens (1945). Ce dernier est une adaptation des Dix petits nègres d'
Agatha Christie.
Il rentre en France en 1946, tourne Le silence est d'or (1947), La Beauté du diable (1949) où il revisite le mythe de
Faust et dirige Gérard Philipe pour la première fois, puis
Les Belles de nuit (1952).
En 1955, sort son premier film en couleur, Les Grandes Manoeuvres, qui obtient le Prix Louis-Delluc. Il portera ensuite à l'écran (1957) un roman de René Fallet, La Grande ceinture, transformé en
Porte des Lilas où l'on peut voir
Georges Brassens dans son propre rôle.
En 1960, il est élu à l'Académie française : c'est la première fois qu'un cinéaste en tant que tel y fait son entrée. Au même moment, la Nouvelle Vague bouleverse les règles d'un cinéma de studios dont il est devenu le représentant institutionnel.
Il alterne ensuite la participation à des films à sketches (
La Française et l'Amour en 1960 et Les Quatre Vérités en 1962), et à des longs métrages : Tout l'or du monde (1961) avec
Bourvil, puis Les Fêtes galantes qui sortira en 1965 et sera son dernier film.
René Clair se consacre ensuite à l'écriture et à la mise en scène théâtrale. Il remonte, entre autres, Relâche de Francis Picabia en 1970, et touche à l'opéra avec Orphée et Eurydice en 1973, présenté à l'Opéra de Paris.
En 1974, il est président du Festival de Cannes. Il crée la pièce La Catin aux lèvres douces au Théâtre de l'Odéon et s'intéresse à la bande dessinée pour le compte de l'Académie française (Séance publique annuelle des Cinq académies, octobre 1974).
René Clair avait pour frère un autre cinéaste, Henri Chomette.