Nasceu no Rio de Janeiro e foi uma criança precoce que, aos quinze anos, cursava Direito. Após uma discussão com um professor, foi expulso da universidade e o pai o enviou para Genebra, com a condição de que não estudasse Direito ou se envolvesse com política. Optou então por estudar arquitetura e, aos dezoito anos, mudou-se para Paris.
Marcel L'Herbier, uma das principais figuras da vanguarda francesa, ofereceu-lhe trabalho como cenógrafo em 1923. Nesta época realizou um trabalho experimental - Rien que les heures -, em 1926 e alternou entre documentários e filmes de ficção, como Le capitaine Fracasse, de 1928.
Rien que les heures pretende ser um manifesto que se opõe a uma realidade e a uma forma de abordá-la: é contra os ricos, os moralistas, a favor dos pobres, dos humildes, dos “sem classe”. Também se opõe aos clichês, às imagens preconcebidas e privilegia o movimento, a velocidade, o registro febril da vida real em busca do espaço habitado e vivido, do habitar como movimento perpétuo.
Entre as primeiras imagens desta obra muda, um plano mostra mulheres bonitas e elegantes descendo uma escada, mas a imagem se fixa e se solidifica, convertendo-se em uma fotografia que uma mão, raivosamente, arranca e rasga e mil pedaços. Todo o filme será o reverso desta falsa imagem.
O cinema britânico foi muito ativo durante os anos quarenta, especialmente durante a guerra. À frente do movimento documental se encontrava Alberto Cavalcanti, quando sucedeu John Grierson e a GPO-Film Unit se dedicou a produzir documentários breves, destinados a difundir, entre a população, procedimentos em caso de bombardeios, explicar as medidas de racionamento, os apagões, enfim, os problemas imediatos da guerra. Cavalcanti produziu inúmeros desses documentários entre 1940 e 1943.
Em especial, destaca-se seu trabalho à frente da Crown Film Unit, onde promoveu os primeiros documentários bélicos e de onde passou aos Estúdios Earling, no qual dirigiu vários filmes e adaptações de obras de Graham Greene e Charles Dickens.
Em 1950 regressou ao Brasil, onde participou do movimento do Cinema Novo, dedicou-se ao ensino e a reorganizar a produção cinematográfica brasileira. Em São Paulo, assumiu a direção da produtora Vera Cruz até 1952, a qual era respaldada pelo Estado brasileiro e pelo Banco do Brasil e sua saída do comando da produtora foi influenciada por sua ideologia comunista.
Nos estúdios da Vera Cruz, impulsionou uma série de projetos, buscando fazer um cinema próprio para os brasileiros. Alguns dos resultados desses projetos é O Cangaceiro, de Lima Barreto.
Tentou também levar adiante alguns de seus filmes, como Simão, o caolho, O canto do mar e Mulher de verdade. O canto do mar, produzido pela Kino Filmes, companhia fundada por Cavalcanti, foi indicado à Palma de Ouro no Festival de Cannes, em 1954.
Ao longo de sua trajetória profissional também se dedicou à formação de cineastas nos Estúdios Earling londrinos e na Universidade da Califórnia e seus ensaios teóricos foram reunidos no livro Filme e Realidade, de 1953.
Alberto Cavalcanti faleceu em Paris, no ano de 1982, depois de quase duas décadas afastado do cinema. Uma das personalidades mais errantes da história do cinema, foi amigo de Jean Renoir, Marcel L’Herbier, Louis Delluc e dos principais membros do grupo surrealista.
Apesar de sua considerável atividade como realizador, seu verdadeiro interesse era o trabalho como teórico e documentarista. Sua contribuição ao grupo de Grierson durante a Segunda Guerra Mundial é muito importante, tanto como diretor de curtas-metragens como colaborador com diversos membros da mais importante escola de documentários do mundo.
Para o cinema brasileiro, representou a decisiva contribuição para a fundação da Vera Cruz, com seus conhecimentos do modelo hollywoodiano. É fruto de seus esforços o êxito internacional de O Cangaceiro, que triunfou no Festival de Cannes e revelou ao mundo a existência do cinema brasileiro.
Dirigiu seu último filme - O homem e o cinema - em 1976 e, após cinquenta e quatro anos de dedicação, afastou-se do mundo do cinema sem deixar de pertencer à mais seleta vanguarda francesa, à maior escola documentarista do mundo e sem perder os méritos de ter colaborado na criação do maior império cinematográfico brasileiro.