Kassán született, a család a negyvenes évek elején költözött Budapestre. A fiatal Bacsó színésznek készült, s 1946-ban fel is vették a Színház-és Filmművészeti Főiskolára - igaz, raccsolása miatt nem színész, hanem rendezői szakra. 1950-ben kapta meg a diplomáját, Fehér Imrével, Makk Károllyal, Kovács Andrással együtt. Azonnal dramaturgi állást kapott a Filmgyártó Nemzeti Vállalatnál (a későbbi Hunnia Filmstúdiónál), így részese lehetett a magyar film újjászületésének, forgatókönyvíróként a legsikeresebb Fábri Zoltán 1958-ban készült Édes Anna című filmjében volt.
Rendezőként 1963-ban mutatkozott be a Nyáron egyszerű című lírai alkotással, amely az akkori fiatalok életével, gondolkodásmódjával, magatartásformáival foglalkozott. Ugyanilyen témájú volt a Szerelmes biciklisták (1965), a Nyár a hegyen (1967), mintegy előkészítve a komorabb hangvételű, a fiatalok öngyilkossági hajlamának mozgatórugóit kutató Fejlövést, amely aztán meghozta számára az igazi kiugrást.
Igazi hangjára, a szatírára a hatvanas évek végén készült munkáiban talált rá. Az 1969-ben készült A tanú a koncepciós perek dermesztő világát ábrázolta, tragikomikus felfogásban. A film tíz évig porosodott dobozában, csak zárt vetítéseken mutathatták be, utána azonban óriási sikert aratott és a mai napig kultuszfilmnek számít. Bacsó számára a "feloldozást" A tanú 1981-es cannes-i sikere jelentette, ezután kapott szabad utat. A szatíra folytatását Pelikán gátőr rendszerváltás utáni kalandjaival Megint tanú címmel 1994-ben forgatta le.
A hetvenes években Bacsó érdeklődése aktuálpolitikai kérdések felé fordult: Kitörés (1970), Jelenidő (1971), Harmadik nekifutás (1973). A szatirikus hangvétel folytatódik az Ereszd el a szakállamat (1975), a Ki beszél itt szerelemről (1979) című alkotásaiban. Az ötvenes évek személyi kultuszának szatirikus megjelenítése a Te rongyos élet (1983), a Titánia, Titánia (1988), Sztálin menyasszonya (1990). Az egyén és a történelem viszonyával foglalkozott a Hány az óra, vekker úr? (1985) című filmben. A kilencvenes évek Magyarországának kaotikus állapotairól szól a Balekok és banditák, Karády Katalin életének állít emléket a Hamvadó cigarettavég (2001). Utolsó munkáját, a De kik azok a Lumnitzer nővérek?-et a 2006-os filmszemlén mutatták be.
1968-ban a Nyár a hegyen elnyerte a San Sebastian-i filmfesztivál Ezüst Kagyló Díját, a Forró vizet a kopaszra az akkor még kevéssé ismert Steven Spielberg Párbaj című thrillerét utasította maga mögé, elnyerve az 1972. évi Taorminai Nemzetközi Filmfesztivál Nagydíját. Rendezői munkája mellett Bacsó a hatvanas évek végétől a Dialóg Stúdió helyettes vezetője, majd 1982-es nyugdíjba vonulásáig vezetője volt, s tanított a Színház- és Filmművészeti Főiskolán is. Tevékenységét 1972-ben érdemes művész, 1983-ban kiváló művész címmel, 1985-ben Kossuth-díjjal jutalmazták, 1998 óta birtokosa a Magyar Köztársaság Középkeresztjének, 2004-ben a Magyar Mozgókép Mestere díjjal tüntették ki, 2006-ban Budapest Díszpolgára elismerésben részesült.
