Il est diplômé de l'université du Bosphore en ingénierie électrique et a ensuite poursuivi des études de cinéma à l'université Mimar Sinan.
Son film
Uzak (Lointain en français) a obtenu le Grand Prix du jury et un double Prix d'interprétation masculine au Festival de Cannes 2003.
Les Trois Singes a, lui, obtenu le Prix de la mise en scène en 2008. Ceylan est souvent considéré comme la figure de proue du cinéma turc : Les Cahiers du cinéma le présente comme le réalisateur le plus représentatif et le plus connu de son pays.
Son oeuvre décrit par petites touches impressionnistes la difficulté de vivre pleinement sa vie dans les sociétés modernes à travers la peinture des relations sociales : la famille, l'amitié et bien sûr le couple, ce qui fait qu'on le compare parfois à
Michelangelo Antonioni, voire à
Ingmar Bergman (dans un registre toutefois beaucoup plus méditerranéen). Il affirme également puiser son inspiration dans l'oeuvre théâtrale d'Anton Tchekhov et d'Henrik Ibsen. Le critique Jean-Michel Frodon souligne également sa capacité « à se déplacer à travers pays pour en restituer, sans aucun folklore, les multiples facettes ». Réalisateur-acteur, mais également monteur et chef opérateur de la plupart de ses films, Nuri Bilge Ceylan cultive une forme très personnelle d'autofiction cinématographique qui le rapproche également d'auteurs tels que
Woody Allen et
Nanni Moretti.
Son film,
Les Climats, est une variation toute en nuances sur le temps qui passe et la fuite du bonheur, qui commence sous le soleil brûlant de la côte méditerranéenne pour s'achever sous la neige, dans l'Est du pays, en passant par l'automne dans une Istanbul maussade et pluvieuse. On y retrouve tous les thèmes chers au réalisateur.
C'est la notion de durée qui peut rebuter le spectateur dans les films de Ceylan puisque ceux-ci privilégient les temps de latence, les moments de vide et d'attente, ainsi que la réduction des dialogues à leur strict minimum. Le cinéaste filme au plus près la souffrance muette et indicible de ses personnages dans une esthétique contemplative et mélancolique.
Lors de la réception de son Prix de la mise en scène cannois en 2008, il dédie sa récompense "à son beau et incompris pays qu'il aime avec passion". Nuri Bilge Ceylan fut membre du jury du Festival de Cannes en 2009, sous la présidence d'
Isabelle Huppert.