Michel cresce a Versailles e fin da piccolo si appassiona alla musica pop e alla pittura. Seguendo la sua ambizione, si trasferisce a Parigi dove, in un istituto grafico, affina la propria tecnica e conosce un gruppo di amici con i quali fonda la band musicale 'Oui, Oui'. Fino al 1992, anno del suo scioglimento, la band realizza due album e diversi brani singoli e Gondry si occupa di realizzare i relativi videoclip. Realizza anche alcuni video per la cantante e attrice svedese Bjork, che vengono pluripremiati in tutto il mondo. Accanto all'attività nel mondo dello spettacolo è particolarmente attivo nel campo della pubblicità. Grazie a degli spot per la Levis (1994) si è aggiudicato un Leone d'oro a Cannes. Dopo aver diretto il corto 'La lettera' (1998), ha esordito alla regia di lungometraggi cinematografici con "Human Nature", presentato al Festival di Cannes 2001.
Nel 2004 realizza il film "Se Mi Lasci Ti Cancello" ('Eternal Sunshine of the Spotless Mind') con cui ottiene l'Oscar come miglior sceneggiatura originale.
Nel 2005 ha lavorato alla realizzazione del film "L'arte del sogno" (2005) con Gael Garcia Bernal e Charlotte Gainsbourg presentato fuori concorso al 56mo Festival di Berlino.
Torna a Berlino 2008 per prensentare la commedia "Be Kind Rewind" con Jack Black e Mos Def e nello stesso periodo ha realizzato uno dei tre cortometraggi del film "Tokyo" (2008).