Pour les parents d'André Dussollier, fonctionnaires au Trésor public, les ambitions d'artiste de leur fils passent après les études. Muni de deux licences et d'une maîtrise de lettres, André Dussollier se rend à Paris pour suivre des cours de théâtre. Il entre au Conservatoire puis devient pensionnaire de la Comédie-Française en 1972. François Truffaut l'y découvre.
André Dussollier débute au cinéma dans Une belle fille comme moi de Truffaut (1972). Pour ce premier rôle, il prend une voix d'adolescent, joue un thésard en sociologie, binoclard et timide, qui donne la réplique à Bernadette Lafont, détenue délurée. Dès ses débuts, André Dussollier dégage une personnalité : classique, timide, modeste et élégant, il se montre doué pour interpréter des personnages subtils, ambigus et intellectuels. Ce portrait se dessine dès les premières années de sa carrière qu'il consacre au cinéma d'auteur. Après Toute une vie (Claude Lelouch, 1973), il tourne avec Eric Rohmer Perceval le Gallois (1978) et Le beau mariage (1981).
En 1982, il rencontre Alain Resnais, et grâce à La vie est un roman, le public découvre enfin cet acteur discret, tenace, au sourire charmeur. Les deux hommes collaborent à plusieurs reprises (L'amour à mort, 1984 ; Mélo, 1986). En 1985, l'acteur sort de sa réserve dans une comédie à grand succès de Coline Serreau, Trois hommes et un couffin : un séducteur acharné se retrouve du jour au lendemain père d'une petite fille, état qu'il partage avec ses deux colocataires. Audacieux dans ses choix, André Dussollier rêve de rôles sans limite comme ceux de Robert De Niro, mais il reste classique et raisonnable dans ses interprétations.
En 1991, il est l'expansif Maxime au côté de Daniel Auteuil dans Un coeur en hiver de Claude Sautet ; son personnage de Maxime, commercial décomplexé, habile en amour vaut à Dussolier le César du Meilleur acteur dans un second rôle. Puis, au contraire, l'amoureux secret, timide et un peu perdant qu'il interprète dans On connaît la chanson (1997) d'Alain Resnais lui porte chance : il remporte cette fois le César du Meilleur acteur. On le retrouve sous la direction d'Yves Angelo en médecin comique à force de ridicule dans Un air si pur (1996) et en homme fruste et manuel dans Voleur de vie (1997).
A partir de la fin des années 90, André Dussollier est de plus en plus présent sur le grand écran. Sa filmographie montre sa volonté et sa fidélité de jouer pour les réalisateurs qu'il affectionne. En 1998 il est un des "enfants du marais" de Jean Becker ; réalisateur qu'il retrouve en 2000 dans Un crime au paradis et en 2002 dans Effroyables jardins. Toujours en 98 il est le capitaine Jean-Louis Gomez dans Scènes de crimes le polar de Frédéric Schoendoerffer. Genre qu'il affectionne puisqu'on retrouve l'acteur en colonel cette fois dans Agents secrets de Schoendoerffer encore (2003) ; il est également flic gradé dans 36, Quai des orfèvres (Olivier Marchal, 2003) ; et dans le thriller Cortex (Nicolas Boukhrief, 2006), il est un flic à la retraite qui enquête sur des morts mystérieuses survenant dans la maison de retraite où il est pensionnaire.
André Dussollier est également à l'affiche de nombreux drames comme La Chambre des officiers (2000), adaptation par François Dupeyron du livre de Marc Dugain ; son rôle du chirurgien lui vaut le César de la Meilleure interprétation masculine dans un second rôle. Le drame historique lui sied car en 2009, il est le Staline de Une exécution ordinaire (Marc Dugain), entre cynisme et sadisme, sa prestation toute en inhumanité est saluée par l'ensemble de la critique. L'acteur qui fait partie de la "bande à Resnais" est à l'affiche de Coeurs (2006), il est Thierry, l'agent immobilier qui travaille avec la troublante Charlotte, interprétée par Sabine Azéma. Il joue encore pour Resnais dans Les Herbes folles (2008) où il a cette fois le rôle titre en incarnant Georges Palet, un homme déstabilisant ayant du mal à contrôler ses pulsions et impulsions - encore face à Sabine Azéma. André Dussolier a toujours pris soin d'exploiter l'autre versant de son talent, et brille également dans le registre comique.
Un de ses grands rôles est celui du malheureux père du fameux Tanguy dans le film éponyme (Etienne Chatiliez, 2000) ; avec son épouse (Sabine Azéma, toujours !) les deux parents, qui aimeraient bien que leur rejeton de 28 ans vole de ses propres ailes, rivalisent de drôlerie et de désopilance pour mettre le fiston à la porte. Dussollier change de partenaire féminine pour les trois opus tournés par Pascal Thomas en 2004 (Mon petit doigt m'a dit), 2008 (Le crime est notre affaire), et 2011 (Associés contre le crime). Au côté de la pétillante Catherine Frot, dans ces comédies policières à la saveur des intrigues d'Agatha Christie, Dussollier incarne Bélisaire Beresford, imperturbable soixantenaire au flair encore affûté, toujours amoureux de sa femme, charmant d'élégance et d'érudition.
André Dussollier poursuit une carrière théâtrale et interprète entre autres L'homme qui rit (1971), Bed Rom (1976), Faisons un rêve (1981), Trahisons conjugales (1982) et La mouette (1998). Il a été nominé quatre fois au Molière du Meilleur comédien.
Pour la télévision, il tourne dans Madame Bovary de Pierre Cardinal (1973), Un ours pas comme les autres de Nina Companeez (1977), Music-hall de Marcel Bluwal (1985), Palace de Jean-Michel Ribes (1988), Le piège de Serge Moati (1990) et Notre homme d'Elisabeth Rappeneau (1995).
Courts métrages 1984 | Première classe | Mehdi |
| 1986 | Triple sec | Yves Thomas |
| 1993 | Fleurs de Maria Papadopylou (Les) | Dodine Herry |
Longs métrages| 1970 | Ils | Jean-Daniel Simon |
| 1972 | Une belle fille comme moi | François Truffaut |
| 1973 | Toute une vie | Claude Lelouch |
| 1974 | Gifle (La) | Claude Pinoteau |
| 1975 | Couple témoin (Le) | William Klein |
| 1975 | Il pleut sur Santiago | Helvio Soto |
| 1975 | Un divorce heureux | Henning Carlsen |
| 1976 | Alice ou La Dernière fugue | Claude Chabrol |
| 1976 | Ben et Bénédict | Paula Delsol |
| 1976 | Marie-poupée | Joël Séria |
| 1978 | Perceval le Gallois | Eric Rohmer |
| 1979 | Extérieur, nuit | Jacques Bral |
| 1979 | Triple mort du troisième personnage (La) | Helvio Soto |
| 1981 | Beau mariage (Le) | Eric Rohmer |
| 1981 | Filles de Grenoble (Les) | Joël Le Moigné |
| 1981 | Ideiglenes paradicsom | András Kovács |
| 1981 | Qu'est-ce qui fait courir David ? | Elie Chouraqui |
| 1982 | Just the Way You Are | Edouard Molinaro |
| 1982 | Liberty Belle | Pascal Kané |
| 1982 | Vie est un roman (La) | Alain Resnais |
| 1983 | Amour par terre (L') | Jacques Rivette |
| 1983 | De Grens | Léon de Winter |
| 1984 | Amour à mort (L') | Alain Resnais |
| 1984 | Enfants (Les) | Marguerite Duras |
| 1984 | Stress | Jean-Louis Bertuccelli |
| 1985 | Trois hommes et un couffin | Coline Serreau |
| 1986 | Mélo | Alain Resnais |
| 1986 | Yiddish connection | Paul Boujenah |
| 1987 | De sable et de sang | Jeanne Labrune |
| 1987 | Enfance de l'art (L') | Francis Girod |
| 1987 | Fréquence meurtre | Elisabeth Rappeneau |
| 1988 | Mon ami le traître | José Giovanni |
| 1990 | Femme fardée (La) | José Pinheiro |
| 1990 | Sushi sushi | Laurent Perrin |
| 1991 | Border line | Danièle Dubroux |
| 1991 | Roi blanc, dame rouge | Sergueï Bodrov |
| 1991 | Un coeur en hiver | Claude Sautet |
| 1992 | Petite apocalypse (La) | Costa-Gavras |
| 1993 | Aux petits bonheurs | Michel Deville |
| 1993 | Colonel Chabert (Le) | Yves Angelo |
| 1993 | Marmottes (Les) | Elie Chouraqui |
| 1993 | Montparnasse-Pondichery | Yves Robert |
| 1995 | Romanzo di un giovane povero Le Roman d'un jeune homme pauvre | Ettore Scola |
| 1996 | Quadrille | Valérie Lemercier |
| 1996 | Un air si pur | Yves Angelo |
| 1997 | On connaît la chanson | Alain Resnais |
| 1997 | Voleur de vie | Yves Angelo |
| 1998 | Augustin, roi du kung-fu | Anne Fontaine |
| 1998 | Enfants du marais (Les) | Jean Becker |
| 1998 | Scènes de crimes | Frédéric Schoendoerffer |
| 1999 | Acteurs (Les) | Bertrand Blier |
| 1999 | Aïe | Sophie Fillières |
| 2000 | Chambre des officiers (La) | François Dupeyron |
| 2000 | Fabuleux destin d'Amélie Poulain (Le) | Jean-Pierre Jeunet |
| 2000 | Tanguy | Etienne Chatiliez |
| 2000 | Un crime au paradis | Jean Becker |
| 2000 | Vidocq | Pitof |
| 2001 | Dix-huit ans après | Coline Serreau |
| 2002 | Effroyables jardins | Jean Becker |
| 2002 | Légende de Parva (La) | Jean Cubaud |
| 2002 | Tais-toi ! | Francis Veber |
| 2003 | Agents secrets | Frédéric Schoendoerffer |
| 2003 | Un long dimanche de fiançailles | Jean-Pierre Jeunet |
| 2004 | 36, quai des Orfèvres | Olivier Marchal |
| 2004 | Lemming | Dominik Moll |
| 2004 | Mon petit doigt m'a dit | Pascal Thomas |
| 2005 | Ne le dis à personne | Guillaume Canet |
| 2005 | Un ticket pour l'espace | Éric Lartigau |
| 2006 | Coeurs | Alain Resnais |
| 2006 | Cortex | Nicolas Boukhrief |
| 2006 | Ma place au soleil | Eric de Montalier |
| 2006 | Masseria delle allodole (La) Le Mas des alouettes | Paolo Taviani, Vittorio Taviani |
| 2006 | My Enemy's Enemy Mon meilleur ennemi | Kevin McDonald |
| 2006 | Vérité ou presque (La) | Sam Karmann |
| 2007 | Affaire de famille | Claus Drexel |
| 2007 | Leur morale et la nôtre | Florence Quentin |
| 2007 | Musée haut, musée bas | Jean-Michel Ribes |
| 2008 | Crime est notre affaire (Le) | Pascal Thomas |
| 2008 | Herbes folles (Les) | Alain Resnais |
| 2008 | Micmacs à tire-larigot | Jean-Pierre Jeunet |
| 2008 | Tale of Despereaux (The) La Légende de Despereaux | Sam Fell, Robert Stevenhagen |
| 2008 | Une affaire d'état | Éric Valette |
| 2008 | Vie sauvage des animaux domestiques (La) | Dominique Garing |
| 2009 | Chicas | Yasmina Reza |
| 2009 | Une exécution ordinaire | Marc Dugain |
| 2010 | Impardonnables | André Téchiné |
| 2010 | Mon pire cauchemar | Anne Fontaine |
| 2011 | Associés contre le crime | Pascal Thomas |
| 2012 | Belle et la Bête (La) | Christophe Gans |
| 2012 | Reines du ring (Les) | Jean-Marc Rudnicki |
| 2013 | Aimer, boire et chanter | Alain Resnais |
| 2013 | Brèves de comptoir | Jean-Michel Ribes |
| 2013 | Des lendemains qui chantent | Nicolas Castro |
| 2013 | Diplomatie | Volker Schlöndorff |
| 2013 | M et le troisième secret | Pierre Barnerias |
| 2014 | Belles familles | Jean-Paul Rappeneau |
| 2014 | Grand jeu (Le) | Nicolas Pariser |
| 2014 | Petit Prince (Le) | Mark Osborne |
| 2014 | Vingt et une nuits avec Pattie | Arnaud Larrieu, Jean-Marie Larrieu |
| 2015 | A fond | Nicolas Benamou |
| 2015 | Adopte un veuf | François Desagnat |
| 2016 | Chez nous | Lucas Belvaux |
| 2017 | Mauvaises herbes | Kheiron |
| 2018 | Fourmi | Julien Rappeneau |
| 2018 | Tanguy, le retour | Etienne Chatiliez |
| 2019 | Attention au départ ! | Benjamin Euvrard |
| 2019 | Boîte noire | Yann Gozlan |
| 2020 | BigBug | Jean-Pierre Jeunet |
| 2020 | Tout s'est bien passé | François Ozon |