Amos Gitai segue le orme del padre e studia architettura all'Israel Institute of Technology. Durante la guerra del Kippur entra a far parte del corpo del soccorso aereo e filma la guerra con una Superotto. Trasferitosi negli Stati Uniti, completa gli studi in architettura all'Università di Berkeley, in California e contemporaneamente continua a girare documentari in giro per il mondo. A partire dal 1977 gira documentari per la tv israeliana: due suoi lavori, "Political Myths" e "House", vengono censurati mentre un altro, "Field Diary", girato in Libano, suscita molte polemiche.
Nel 1993, gira una decina di film sulla storia antica e recente di Israele. Con "L'inventario" (1996) , "Giorno per giorno - Yom Yom" (1998) e "Kadosh" (1999) ha realizzato una trilogia sullo stato dei luoghi del suo Paese attraverso il ritratto delle principali città Israeliane. Nel 2000 firma la regia del film di guerra "Kippur" e l'anno successivo dirige "Eden", presentato all 58ma Mostra di Venezia.
Nel 2002 gira il documentario "11 Settembre 2001" e la pellicola "Verso Oriente - Kedma" che denuncia l'assuridità della guerra. Recentemente ha realizzato il lungometraggio "Terra Promessa", presentato in concorso a Venezia (2004) e la pellicola "Free Zone" (2005) interpretato da Natalie Portman e da Hiam Abbas.