Radu Mihaileanu è nato a Bucarest, nel 1958, suo padre, Mordecha Buchman, è un giornalista comunista. Al ritorno dai campi di lavoro nazisti, scrive la sceneggiatura di "Domenica alle 6", ovvero la storia di due giovani partigiani che hanno combattuto il regime fascista nella Romania del 1940. Radu riesce presto a fuggire dal suop paese, piegato al dittatore Ceaucescu, ed entare a far parte all'IDHEC (Institut Des Hautes Etudes Cinèmatographiques) di Parigi.
Assistente alla regia di Marco Ferreri, scrive assieme al regista italiano la sceneggiatura di un film prodotto per la tv (Il banchetto di Platone, 1988). In seguito lavora a fianco di Jean-Pierre Mocky (Les saisons du plaisir, 1988) e Fernando Trueba (Il sogno della scimmia pazza, 1990) fino alla sceneggiatura e alla realizzazione della sua opera prima "Trahir" nel 1993. Nel 1998 realizza il suo secondo lungometraggio "Train de vie", con cui ottiene nomination agli oscar nelle categorie miglior sceneggiatura e miglior attore, premio Fipresci a Venezia, premio del pubblico al Sundance e David di Donatello per il miglior film straniero.
Nel 2002 realizza un nuovo lungometraggio dal titolo "Ricchezza Nazionale" e ha realizzato la pellicola "Vai e Vivrai" presentato in concorso al 55mo Festival di Berlino nella sezione 'Panorama'.
Nel 2009 ha realizzato la pellicola "Le Concert" presentata fuori concorso al Festival di Roma.