Né le 5 décembre 1905 à Wiznitz, en Galicie austro-hongroise, au sein d'une famille juive, Otto Preminger grandit à Vienne où il se passionne très tôt pour le théâtre et rejoint la troupe du metteur en scène Max Reinhardt, dont il prend la direction en 1933 pour y monter une cinquantaine de pièces. Fuyant la montée du nazisme du fait de ses origines juives, il émigre aux États-Unis en 1934 et mène une abondante activité à Broadway avant de signer ses premiers films à la 20th Century Fox, où son accent autrichien le cantonne d'abord à des rôles d'acteur en espion ou officier nazi. En 1944, alors qu'il ne devait initialement que produire le film, il reprend en cours de tournage la réalisation de Laura après que le travail de Rouben Mamoulian ne donne pas satisfaction à Darryl Zanuck : le résultat, sixième film de Preminger, devient un classique du film noir et le premier sur lequel il estime avoir exercé un contrôle artistique total. Lassé des concessions imposées par le système des studios, il choisit au début des années 1950 de produire lui-même ses films via United Artists, un pari audacieux qu'il concrétise avec La Lune était bleue en 1953, dont il refuse de couper certaines répliques jugées scandaleuses par la Ligue de la décence, contribuant ainsi à affaiblir le Code Hays. Il enchaîne ensuite les sujets sensibles et les fresques ambitieuses, de L'Homme au bras d'or sur la toxicomanie à Exodus sur la naissance de l'État d'Israël, en passant par Autopsie d'un meurtre et Tempête à Washington, avant de clore sa carrière la plus significative avec Bunny Lake a disparu en 1965.
Sa formation théâtrale intensive auprès de Max Reinhardt, dont il reprend la direction de troupe à seulement vingt-quatre ans, façonne durablement son sens de la mise en scène et sa maîtrise du mouvement d'acteurs à grande échelle. Son expérience personnelle de l'exil, contraint de fuir l'Autriche du fait de ses origines juives, nourrit son intérêt pour les sujets politiques et identitaires les plus brûlants de son époque, en particulier la question de la création de l'État d'Israël dans Exodus. Sa volonté farouche d'indépendance créative, forgée par ses désaccords répétés avec Darryl Zanuck à la Fox, le pousse à devenir producteur de ses propres films dès les années 1950, une démarche rare et risquée pour l'époque. Son goût pour l'ambiguïté morale et le refus des certitudes trouve un écho particulier dans le climat de la Nouvelle Vague française, dont plusieurs cinéastes, notamment François Truffaut et Jacques Rivette, lui vouent un véritable culte critique.
Preminger est reconnu pour une mise en scène fluide et ouatée, héritée de son immense expérience théâtrale, privilégiant les mouvements de caméra amples à la grue plutôt que les rails, afin de préserver une continuité spatiale presque invisible. Il refuse le manichéisme et construit ses films autour de l'ambiguïté morale de ses personnages, laissant le spectateur juger par lui-même plutôt que de lui imposer un point de vue univoque, une approche particulièrement visible dans Autopsie d'un meurtre. Sa maîtrise du plan-séquence lui permet d'aborder des sujets de société parmi les plus sensibles de son temps, du procès pour viol à la toxicomanie en passant par les rouages de la politique américaine, avec une élégance formelle qui ne sacrifie jamais la clarté narrative. Il s'illustre également par sa capacité à tenir tête à la censure hollywoodienne, choisissant délibérément des sujets susceptibles de heurter le Code Hays pour mieux le faire évoluer.
Otto Preminger est nommé à deux reprises à l'Oscar du meilleur réalisateur, pour Laura en 1945 et pour Tempête à Washington, sans toutefois remporter la statuette. Plusieurs de ses films sont nommés dans de nombreuses autres catégories aux Oscars, dont Autopsie d'un meurtre, qui obtient sept nominations en 1960, notamment pour le meilleur film, le meilleur acteur pour James Stewart et le meilleur second rôle masculin pour George C. Scott. The Hasty Heart, tourné en Grande-Bretagne, vaut à son acteur Richard Todd une nomination à l'Oscar du meilleur acteur. Son travail est également salué par la critique française, notamment par les Cahiers du cinéma, qui contribuent à établir sa réputation de cinéaste majeur du classicisme hollywoodien.
Le compositeur Duke Ellington signe la musique d'Autopsie d'un meurtre, collaboration marquante entre un cinéaste hollywoodien et une légende du jazz américain. L'actrice Gene Tierney, révélée dans le rôle-titre de Laura, reste associée à ses débuts de réalisateur les plus emblématiques, aux côtés de Dana Andrews. James Stewart, Lee Remick et Ben Gazzara portent Autopsie d'un meurtre, l'un de ses films les plus acclamés par la critique. Le scénariste Wendell Mayes adapte pour lui le roman de Robert Traver à l'origine de ce même film.
La justice et ses mécanismes institutionnels, souvent présentés avec une ambiguïté morale assumée, structurent une large partie de sa filmographie, d'Autopsie d'un meurtre à Tempête à Washington. L'identité et l'exil, marqués par sa propre expérience de réfugié juif autrichien, trouvent un écho direct dans Exodus, consacré à la naissance de l'État d'Israël. Les sujets tabous de la société américaine de son temps, drogue, sexualité, religion, reviennent constamment comme des terrains d'exploration privilégiés, de L'Homme au bras d'or au Cardinal. Enfin, le film noir psychologique, initié dès Laura, imprègne durablement son approche du suspense et de l'enquête, y compris dans ses œuvres les plus tardives comme Bunny Lake a disparu.