Né le 19 août 1976 à Santiago, au Chili, dans une famille politiquement influente qu'il a pris ses distances avec sur le plan idéologique, Pablo Larraín fonde avec son frère Juan de Dios la société de production Fábula. Il se fait connaître avec une trilogie consacrée à la dictature de Pinochet, Tony Manero (2008), Post Mortem (2010) et No (2012), ce dernier obtenant une nomination à l'Oscar du meilleur film en langue étrangère. Il enchaîne avec Le Club (2015), récompensé du Grand Prix du jury à Berlin, puis Neruda et Jackie, tous deux sortis en 2016, ce dernier valant à Natalie Portman une nomination à l'Oscar de la meilleure actrice. Il poursuit son exploration de figures féminines sous pression médiatique avec Spencer (2021, avec Kristen Stewart) et Maria (2024, avec Angelina Jolie dans le rôle de Maria Callas), tout en signant le film de genre El Conde (2023), présenté en compétition à Venise, et la minisérie Lisey's Story pour Apple TV+.
Son enfance dans une famille de la droite chilienne, dont il a rejeté les convictions politiques, nourrit directement sa fascination pour les mécanismes de la dictature, de la complicité et de la mémoire collective au Chili.
Pablo Larraín est reconnu pour une esthétique expérimentale, mêlant formats d'image d'époque et mise en scène contemporaine dans ses films chiliens, puis pour des portraits psychologiques intimes et formellement audacieux de figures féminines célèbres soumises à une pression publique extrême.
No est nommé à l'Oscar du meilleur film en langue étrangère en 2013. Le Club remporte le Grand Prix du jury (Ours d'argent) à la Berlinale 2015. Jackie et Spencer valent chacun à leur actrice principale une nomination à l'Oscar de la meilleure actrice, tandis qu'El Conde est présenté en compétition à la Mostra de Venise 2023.
Son frère Juan de Dios Larraín est son producteur de longue date au sein de Fábula. L'acteur chilien Alfredo Castro et le scénariste Guillermo Calderón reviennent régulièrement dans sa filmographie, tout comme l'actrice Antonia Zegers, son ex-épouse.
La dictature chilienne et ses séquelles sur la mémoire collective structurent la première partie de son œuvre, tandis que les portraits de femmes célèbres prises au piège du regard public et de leur propre image dominent sa filmographie la plus récente.