Il est né d'une mère allemande, dont il maîtrise la langue, et d'un père arménien. Il évoque ses racines paternelles dans Le Voyage en Arménie (2006). Robert Guédiguian est issu d'un milieu ouvrier (son père travaillait sur les docks de Marseille). Il s'intéresse très tôt aux questions politiques et sera un temps militant du Parti Communiste. Il entame des études de sociologie à la faculté d'Aix-en-Provence
Comme
Marcel Pagnol, René Allio ou
René Féret avant lui, il ancre profondément ses films dans une réalité sociale flirtant avec le militantisme. Ses oeuvres sont marquées par l'environnement local et régional, en l'occurrence la ville de
Marseille et en particulier le quartier de L'Estaque. Comme ses prédécesseurs, il s'entoure d'une équipe fidèle qu'il met à contribution dans quasiment tous ses films. Au premier rang de cette troupe figure son épouse
Ariane Ascaride qu'il rencontre à la faculté d'Aix-en-Provence et qu'il suit à Paris lors de son entrée au Conservatoire. Puis après avoir fini une thèse, il travaille sur la demande de René Féret au scénario de Fernand (1980). Déçu par la politique, il trouve dans le cinéma un nouveau moyen de parler de ce qui lui tient à coeur, le monde ouvrier. Il permet à Ariane Ascaride d'obtenir un César en 1998 pour
Marius et Jeannette, film dans lequel jouent aussi Gérard Meylan,
Jean-Pierre Darroussin,
Jacques Boudet,
Pascale Roberts, entre autres.
L'immigration et le quartier de L'Estaque sont les deux autres thèmes de prédilection du réalisateur. Se qualifiant lui-même de « cinéaste de quartier », ses films restent confidentiels jusqu'à À la vie, à la mort ! (1995) qui le fait sortir de l'ombre. Mais c'est en 1997 que le grand public le découvre avec le succès surprise de Marius et Jeannette (1997) nommé entre autres aux Césars du meilleur réalisateur et du meilleur film. Son film suivant À la place du coeur (1998) attendu après la réussite de Marius et Jeannette, est pourtant un échec. En 2000, il réalise La ville est tranquille (2000) dont la noirceur contraste avec le reste de sa filmographie, et a mis en scène Ariane Ascaride dans une pièce d'Évelyne Pieiller : Le Grand Théâtre au Théâtre national de Chaillot.
En 2002, Robert Guédiguian s'est à nouveau entouré de ses acteurs fétiches, à commencer par sa compagne Ariane Ascaride, et a encore une fois choisi Marseille comme lieu de tournage pour Marie-Jo et ses deux amours (2001) Le réalisateur revendique cependant l'aspect nouveau de son film. Cinéaste engagé, il n'entendait pas abandonner le combat politique en faisant un film romantique. Il a ainsi affirmé lors d'une conférence de presse à Cannes : « Mon film est très politique, sans doute le plus politique de ceux que j'ai faits. Sur un thème romantique par excellence, j'ai montré des personnes engluées dans une réalité qui résiste, confrontées au refus d'un idéal, d'un état des choses ». Marie-Jo et ses deux amours (2001) a été présenté au Festival de Cannes 2002 en sélection officielle.
Robert Guédiguian est l'un des producteurs associés fondateurs d'Agat Films & Cie et d'Ex-Nihilo, sociétés qui ont produit entre autres réalisateurs : René Allio, Solveig Anspach, Jean-Christophe Averty, Dominique Bagouet,
Lucas Belvaux,
Didier Bezace,
Luc Bondy, Peter Brook,
Dominique Cabrera, Carolyn Carlson,
Claire Devers,
Olivier Ducastel et Jacques Martineau,
Pascale Ferran, Piotr Fomenko,
Jean-Claude Gallotta,
Lucile Hadzihalilovic,
Cédric Kahn,
Tonie Marshall,
Ariane Mnouchkine, Agnès Obadia, Christophe Otzenberger,
Nicolas Philibert, Jean-Henri Roger, Ghassan Salhab,
Pierre Salvadori,
Claire Simon,
Paul Vecchiali, Anne Villacèque, Jean-Jacques Zilbermann...
Engagé en politique, Robert Guédiguian adhère au Parti de gauche (PG) dès sa fondation, en novembre 2008 et soutient la liste du Front de gauche aux élections régionales françaises de 2010.