Neill Blomkamp naît le 17 septembre 1979 à Johannesburg, en Afrique du Sud, où il grandit sous le régime de l'apartheid, une expérience qui marquera durablement son regard de cinéaste. Passionné très jeune par l'informatique et les effets spéciaux grâce à un ordinateur offert par ses parents, il s'installe au Canada à dix-huit ans pour étudier à l'école de cinéma de Vancouver. Il débute comme spécialiste des effets visuels pour la télévision, travaillant notamment sur les séries Smallville et Stargate SG-1, avant de réaliser des publicités remarquées pour des marques comme Nike ou Citroën. En 2005, son court métrage Alive in Joburg, qui transpose une crise migratoire sud-africaine dans un contexte extraterrestre, attire l'attention de Peter Jackson, qui lui propose d'abord d'adapter le jeu vidéo Halo avant que le projet ne soit abandonné. Les deux hommes se tournent alors vers un projet plus personnel, District 9, sorti en 2009, qui devient un succès critique et commercial retentissant et lui vaut une nomination à l'Oscar du meilleur scénario adapté. Il enchaîne avec Elysium en 2013, Chappie en 2015, puis Gran Turismo en 2023, adaptation du célèbre jeu vidéo de course automobile.
Son enfance vécue en Afrique du Sud durant l'apartheid imprègne directement son cinéma, qui aborde volontiers les questions de xénophobie et de ségrégation sociale à travers le prisme de la science-fiction. Son parcours de spécialiste des effets visuels, avant de devenir réalisateur, façonne son goût pour une esthétique photoréaliste mêlant prises de vue réelles et images de synthèse. Le cinéma de science-fiction politique et social des années 1980, ainsi que l'esthétique documentaire du cinéma vérité, nourrissent également sa manière de filmer l'action.
Neill Blomkamp privilégie une mise en scène caméra à l'épaule, proche du documentaire, qui confère à ses films de science-fiction un réalisme brut et immersif. Il excelle dans le mélange d'effets visuels photoréalistes et de décors réels, tournant souvent dans des lieux authentiques plutôt que dans des studios afin de renforcer la crédibilité de ses univers. Ses récits, souvent situés dans un futur proche, servent de métaphores à des enjeux sociaux contemporains, qu'il s'agisse de ségrégation, d'inégalités ou de déshumanisation technologique.
District 9 a été nommé à quatre Oscars, dont celui du meilleur film, une performance rare pour un film de science-fiction, ainsi qu'à l'Oscar du meilleur scénario adapté pour Neill Blomkamp lui-même. Le film a également reçu plusieurs prix techniques saluant la qualité de ses effets visuels malgré un budget de production relativement modeste.
L'acteur sud-africain Sharlto Copley, révélé dans son court métrage Alive in Joburg, demeure son collaborateur le plus fidèle, présent dans plusieurs de ses films dont District 9 et Chappie. Sa femme, la scénariste et productrice Terri Tatchell, coécrit avec lui plusieurs de ses projets, notamment District 9. Le producteur Peter Jackson a également joué un rôle déterminant en soutenant ses débuts au cinéma.
La ségrégation et l'exclusion sociale, souvent traitées à travers des allégories de science-fiction, structurent une grande partie de son œuvre, de District 9 à Elysium. La déshumanisation par la technologie et les inégalités économiques extrêmes entre catégories de population reviennent également de façon constante dans ses récits.