Il suo interesse per l'arte della fotografia inizia durante gli anni del liceo e si accende al college dove segue corsi e proiezioni speciali. Dopo aver completato gli studi e il servizio militare, partecipa come attore al cortometraggio diretto dal suo amico Mehmet Eryilmaz, occupandosi anche di una parte della realizzazione tecnica.
Verso la fine del 1993, inizia le riprese del cortometraggio Cocoon. Il film viene proiettato a Cannes nel maggio 1995 e diviene il primo corto turco ad essere in concorso al Festival. I tre lungometraggi che gira negli anni successivi potrebbero essere considerati un sequel di Cocoon: The Small Town del 1997, Nuvole di maggio del 1999 e Uzak del 2002. In tutti questi film, Ceylan ha voluto come attori amici e familiari e lui stesso si è occupato di quasi tutti i ruoli tecnici. Quando Uzak vince il Grand Prix al Festival di Cannes del 2003 Ceylan diventa improvvisamente un nome riconosciuto a livello internazionale e il film, dopo aver vinto un totale di 47 premi in giro per il mondo, è il film più premiato nella storia del cinema turco.
Nel 2008 vince al Festival di Cannes il premio per la miglior regia con il film Le tre scimmie, che è anche il primo film turco ad essere entrato nella rosa dei candidati all' Oscar come miglior film straniero.
Nel 2009 il regista torna a Cannes, questa volta come membro della giuria del concorso principale.
Nel 2011 il suo film C'era una volta in Anatolia ha vinto ancora una volta il Grand Prix al Festival di Cannes e nel 2014 si aggiudica la Palma d'oro per Il regno d'inverno - Winter sleep. Dopo L'albero dei frutti selvatici (2018), nel 2023 presenta al Festival di Cannes About Dry Grasses.