Jacques Rivette aborde le cinéma par le biais de la cinéphilie et de la critique, comme la plupart des futurs réalisateurs de la Nouvelle Vague. Il croise régulièrement François Truffaut, Jean-Luc Godard et Éric Rohmer à la Cinémathèque. Il fonde la Gazette du cinéma en 1950 avec Éric Rohmer.
Critique aux Cahiers du cinéma, il en est le rédacteur en chef de 1963 à 1965. Assistant de Jacques Becker et de Jean Renoir, il réalise en 1958 son premier long métrage, Paris nous appartient.
Avec ses comédiens, Jacques Rivette utilise une méthode qu'il a conservée tout au long de sa carrière : pas de scenario, juste quelques pages de synopsis. Le texte est donné la veille ou parfois le jour du tournage.
Son second long métrage, Suzanne Simonin, la Religieuse de Diderot (Rivette tient à ce titre, plutôt qu'au simple La Religieuse, qui a eu cours un temps), réalisé en 1966 d'après le roman de Diderot, est interdit provisoirement par la censure française. Anna Karina y interprète Suzanne, une jeune fille mise de force dans un couvent mais qui refuse de prononcer ses voeux. Avec L'Amour fou et Out 1 : Noli me tangere (film qui dure 12 heures 40 et dont une version « courte » de 4h50 a circulé sous le titre de Out 1 : Spectre), il approfondit ses recherches sur l'improvisation et le mélange entre fiction et documentaire.
Jacques Rivette n'est pas un homme de provocation, malgré le scandale causé par Suzanne Simonin, la Religieuse de Diderot. Ses films sont fondés sur l'idée que le cinéma est une expérience, voire une expérimentation. Il explore (et parfois explose) ainsi sans regret et toujours avec un plaisir évident les normes habituelles, faisant allégrement fi des codes et conventions du 7e art. C'est dans cette optique qu'il travaille également la question de la durée : le « cas » Out 1 reste, à ce titre, un exemple unique en son genre et emblématique de la démarche iconoclaste de Rivette ; démarche qui deviendra une constante dans son oeuvre (la durée de ses films excède en effet presque toujours les 2h30 et au-delà). La longueur, voire la lenteur des oeuvres peut rebuter, mais elle est à prendre comme une expérience à part entière, voire une expérimentation (sans compter qu'elle permet au spectateur consentant de « circuler » à son aise dans le film, participant ainsi « activement » au processus de création filmique renouvelé à chaque vision du film). C'est particulièrement vrai pour le très ludique Céline et Julie vont en bateau (1974), dans lequel s'entremêlent le fantastique et le quotidien. Cette fantaisie improvisée mais d'une maîtrise néanmoins impressionnante convoque les fantômes de Jean Cocteau et de Lewis Carroll (références ouvertement assumées).
Rivette revient à un certain réalisme dans Le Pont du Nord (1980), avant de développer à nouveau ses thèmes favoris (le complot, le mystère, le théâtre) avec L'Amour par terre (1984) et La Bande des quatre (1988).
En 1991, Emmanuelle Béart devient La Belle Noiseuse dans le film éponyme, aux côtés de Michel Piccoli et Jane Birkin, et Sandrine Bonnaire sera Jeanne d'Arc dans le diptyque Jeanne la Pucelle (1994), composé des Batailles et des Prisons.
En 2000, Jacques Rivette réalise Va savoir, une comédie librement inspirée du Carrosse d'or de Jean Renoir, cinéaste auquel il avait consacré en 1966 un documentaire intitulé Jean Renoir, le patron.
Tels des sociétaires d'une troupe théâtrale (on pourrait presque parler d'une « Compagnie Jacques Rivette »), de nombreux comédiens se retrouvent dans plusieurs films du cinéaste : Sandrine Bonnaire et Emmanuelle Béart notamment ; la première dans Secret défense (1997), la seconde dans Histoire de Marie et Julien (2004), deux films où Rivette renoue avec sa veine sombre. Jane Birkin, Anna Karina, Laurence Côte, Nathalie Richard ou
Jerzy Radziwilowicz ont également participé à plusieurs projets de Rivette.
Ne touchez pas la hache (une adaptation du roman de Balzac La Duchesse de Langeais) est sorti le 7 mars 2007, avec Jeanne Balibar et Guillaume Depardieu dans les rôles principaux, et a représenté la France au festival de Berlin.