Jean Grémillon étudie la musique à la Schola Cantorum. Il joue du violon dans la fosse d'orchestre d'un cinéma de boulevard et fait la connaissance du projectionniste de la salle, Georges Périnal. Les deux hommes s'associent et réalisent un documentaire sur Chartres en 1923. Suivent jusqu'en 1926 plus de vingt courts-métrages documentaires.
En 1927, Jean Grémillon réalise son premier long métrage, Maldone (1927), avec Charles Dullin. L'année suivante, Jacques Feyder lui confie le tournage d'un de ses scénarios, Gardien de phare et, d'un drame emprunté au répertoire du Grand-Guignol, le cinéaste tire une véritable tragédie. En 1930, il rencontre le chef opérateur Louis Page qui l'accompagne tout au long de sa carrière. L'arrivée du parlant correspond pour Jean Grémillon à une traversée du désert. La petite Lise (1930), essai prématuré de réalisme poétique, est un échec. Le cinéaste s'expatrie pour pouvoir travailler. On le retrouve en Espagne en 1935 au côté de Luis Buñuel puis à Berlin, en 1937, où il tourne son premier vrai succès, Gueule d'amour. Il travaille en étroite collaboration avec Jacques Prévert pour l'écriture de Remorques, commencé en 1939 et achevé en 1941. Il humanise Jean Gabin dans le rôle d'un marin fidèle à sa femme (Madeleine Renaud), attiré par une jeune rescapée des flots (Michèle Morgan). La mer est un personnage à part entière, comme souvent dans les films de Grémillon. Il retrouve Jacques Prévert en 1942 pour Lumières d'été. Homme de gauche, il réalise avec Le ciel est à vous (1943) une parabole sur le Front populaire. En 1948, Jean Anouilh, malade, fait appel à lui pour le remplacer sur le tournage de Pattes blanches.
Grand portraitiste de la femme moderne, à travers les personnages interprétés par Madeleine Renaud, son actrice fétiche (Remorques, Lumière d'été, Le ciel est à vous), il se livre à une entreprise de déconstruction de l'image de la femme fatale ou victime véhiculée par le cinéma dominant. Son dernier film, L'amour d'une femme (1953), est d'un féminisme d'avant-garde.
Jean Grémillon compose la musique de certains de ses films, notamment celle du Six juin à l'aube (1944).
Il est élu président de la Cinémathèque française en 1944. A la Libération, il devient le président du Syndicat des techniciens.
De projets inachevés en échecs, il est obligé de créer sa propre société de production, les films du dauphin, pour pouvoir réaliser ses trois derniers documentaires La maison aux images (1955); Haute lisse (1956) et André Masson et les quatre éléments (1957).
Courts métrages 1923 | Revêtement des routes (Le) | Jean Grémillon |
| 1924 | Bière (La) | Jean Grémillon |
| 1924 | Du fil à l'aiguille | Jean Grémillon |
| 1924 | Etirage des ampoules électriques (L') | Jean Grémillon |
| 1924 | Fabrication du fil (La) | Jean Grémillon |
| 1924 | Parfums (Les) | Jean Grémillon |
| 1924 | Roulement à bille (Le) | Jean Grémillon |
| 1925 | Auvergne (L') | Jean Grémillon |
| 1925 | Education professionnelle des conducteurs de tramway (L') | Jean Grémillon |
| 1925 | Eléctrification de la ligne Paris-Vierzon (L') | Jean Grémillon |
| 1925 | Naissance des cigognes (La) | Jean Grémillon |
| 1926 | Photogénie mécanique (La) | Jean Grémillon |
| 1927 | Gratuités | Jean Grémillon |
| 1944 | Six juin à l'aube (Le) | Jean Grémillon |
| 1949 | Charmes de l'existence (Les) | Pierre Kast, Jean Grémillon |
| 1952 | Encyclopédie filmée - Lettre A (première partie) | Lucien Gasnier-Raymond, Marcello Pagliero, Nicole Vedrès, [etc.] |
| 1952 | Encyclopédie filmée - Lettre A (première partie) : Alchimie | Jean Grémillon |
| 1955 | Maison aux images (La) | Jean Grémillon |
| 1956 | Haute lisse | Jean Grémillon |
| 1957 | André Masson et les quatre éléments | Jean Grémillon |
| 1944 | Six juin à l'aube (Le) | Jean Grémillon |
| 1952 | Encyclopédie filmée - Lettre A (première partie) : Alchimie | Jean Grémillon |
| 1944 | Six juin à l'aube (Le) | Jean Grémillon |
| 1949 | Charmes de l'existence (Les) | Pierre Kast, Jean Grémillon |
| 1951 | Désastres de la guerre (Les) | Pierre Kast |
| 1955 | Maison aux images (La) | Jean Grémillon |
| 1956 | Haute lisse | Jean Grémillon |
| 1957 | André Masson et les quatre éléments | Jean Grémillon |
| 1944 | Six juin à l'aube (Le) | Jean Grémillon |
| 1951 | Désastres de la guerre (Les) | Pierre Kast |
| 1955 | Maison aux images (La) | Jean Grémillon |
| 1956 | Haute lisse | Jean Grémillon |
| 1957 | André Masson et les quatre éléments | Jean Grémillon |
| 1923 | Revêtement des routes (Le) | Jean Grémillon |
| 1924 | Bière (La) | Jean Grémillon |
| 1924 | Du fil à l'aiguille | Jean Grémillon |
| 1924 | Etirage des ampoules électriques (L') | Jean Grémillon |
| 1924 | Fabrication du fil (La) | Jean Grémillon |
| 1924 | Parfums (Les) | Jean Grémillon |
| 1924 | Roulement à bille (Le) | Jean Grémillon |
| 1925 | Auvergne (L') | Jean Grémillon |
| 1925 | Education professionnelle des conducteurs de tramway (L') | Jean Grémillon |
| 1925 | Eléctrification de la ligne Paris-Vierzon (L') | Jean Grémillon |
| 1925 | Naissance des cigognes (La) | Jean Grémillon |
| 1926 | Photogénie mécanique (La) | Jean Grémillon |
| 1927 | Gratuités | Jean Grémillon |
| 1949 | Charmes de l'existence (Les) | Pierre Kast, Jean Grémillon |
| 1951 | Désastres de la guerre (Les) | Pierre Kast |
Longs métrages| 1923 | Chartres | Jean Grémillon |
| 1924 | Fabrication du ciment artificiel (La) | Jean Grémillon |
| 1925 | Aciéries de la Marine et d'Homecourt (Les) | Jean Grémillon |
| 1926 | Croisière de l'Atalante (La) | Jean Grémillon |
| 1926 | Un tour au large | Jean Grémillon |
| 1926 | Vie des travailleurs italiens en France (La) | Jean Grémillon |
| 1927 | Maldone | Jean Grémillon |
| 1928 | Bobs | Jean Grémillon |
| 1929 | Gardiens de phare | Jean Grémillon |
| 1930 | Petite Lise (La) | Jean Grémillon |
| 1931 | Daïnah la métisse | Jean Grémillon |
| 1931 | Pour un sou d'amour | Jean Grémillon |
| 1932 | Petit babouin (Le) | Jean Grémillon |
| 1933 | Gonzague ou l'accordeur | Jean Grémillon |
| 1934 | Dolorosa (La) | Jean Grémillon |
| 1935 | Centinela alerta [Sentinelle, alerte !] | Jean Grémillon, Luis Buñuel |
| 1935 | Valse royale | Jean Grémillon |
| 1936 | Pattes de mouches (Les) | Jean Grémillon |
| 1937 | Etrange Monsieur Victor (L') | Jean Grémillon |
| 1937 | Gueule d'amour | Jean Grémillon |
| 1939 | Remorques | Jean Grémillon |
| 1942 | Lumière d'été | Jean Grémillon |
| 1943 | Ciel est à vous (Le) | Jean Grémillon |
| 1947 | Printemps de la liberté (Le) | Jean Grémillon |
| 1948 | Pattes blanches | Jean Grémillon |
| 1950 | Etrange Madame X (L') | Jean Grémillon |
| 1952 | Astrologie ou le miroir de la vie | Jean Grémillon |
| 1952 | Caf'conc' | Jean Grémillon |
| 1953 | Amour d'une femme (L') | Jean Grémillon |
| 1954 | Au coeur de l'Ile de France | Jean Grémillon |
| 1926 | Un tour au large | Jean Grémillon |
| 1933 | Gonzague ou l'accordeur | Jean Grémillon |
| 1936 | Pattes de mouches (Les) | Jean Grémillon |
| 1947 | Printemps de la liberté (Le) | Jean Grémillon |
| 1953 | Amour d'une femme (L') | Jean Grémillon |
| 1933 | Gonzague ou l'accordeur | Jean Grémillon |
| 1953 | Amour d'une femme (L') | Jean Grémillon |
| 1933 | Gonzague ou l'accordeur | Jean Grémillon |
| 1947 | Printemps de la liberté (Le) | Jean Grémillon |
| 1932 | Petit babouin (Le) | Jean Grémillon |
| 1932 | Quatorze juillet | René Clair |
| 1947 | Printemps de la liberté (Le) | Jean Grémillon |
| 1952 | Astrologie ou le miroir de la vie | Jean Grémillon |
| 1954 | Au coeur de l'Ile de France | Jean Grémillon |
| 1923 | Chartres | Jean Grémillon |
| 1924 | Fabrication du ciment artificiel (La) | Jean Grémillon |
| 1925 | Aciéries de la Marine et d'Homecourt (Les) | Jean Grémillon |
| 1926 | Croisière de l'Atalante (La) | Jean Grémillon |
| 1926 | Un tour au large | Jean Grémillon |
| 1926 | Vie des travailleurs italiens en France (La) | Jean Grémillon |
| 1928 | Bobs | Jean Grémillon |
| 1929 | Gardiens de phare | Jean Grémillon |
| 1932 | Petit babouin (Le) | Jean Grémillon |