Protestáns lelkészcsaládból származott, amelynek szigorú, puritán légköre egész életét meghatározta. Mindennapos tapasztalata volt az elfojtások, a bűn-bűntudat-büntetés, a szorongások megélése, amelyet már gyerekként a fantázia eszközeivel próbált oldani.
Kiváló alkalom volt erre a száz ólomkatonáért cserélt vetítőgép, később pedig az általa eszkábált bábszínház, amellyel Strindberg-darabokat mutatott be. A stockholmi egyetemen képzőművészetet és irodalmat tanult, közben amatőr társulatokban játszott és rendezett, s filmforgatókönyveket írt. 1944-ben a Helsingborgi Városi Színház igazgatója lett, rendezett Göteborgban, Malmőben, 1963-66-ban igazgatta a stockholmi Dramatent. 1976 és 1984 között, kényszerű németországi száműzetése idején Münchenben rendezett, majd hazatérése után ismét a Dramaten tagja lett. Klasszikusokat és modern darabokat egyaránt színre vitt, Strindberg mellett Ibsent, Shakespeare-t, Moliere-t szerette. Remekül szót értett színészeivel, akik közül többen, Max von Sydow, Gunnar Björnstrand, Erland Josephson, Ingrid Thulin, Harriet Andersson, Liv Ullmann, Bibi Andersson filmjeinek is állandó szereplői lettek.
Első filmjét, a Válságot 1945-ben készítette, világhírűvé az 1957-ben Cannes-ban különdíjjal jutalmazott A hetedik pecsét, majd az ebben az évben forgatott A nap vége tette. A hatvanas évek elejétől a svéd film egyet jelentett Bergman nevével, kialakultak egyre inkább csak rá jellemző stílusjegyei, a zárt terek, a kevés szereplős kamarajáték, a kísérőzene szinte teljes hiánya, az emberi arcról készített közelképek. A Trilógiaként emlegetett filmjeiben (Tükör által homályosan, Úrvacsora, Csend) először ábrázolta megrázó erővel az isten- vagy bizonyosságkeresés csődjét, az emberi kapcsolatok felszínessé válását.
A belső démonainkkal való küzdelem a Persona és a Farkasok órája című alkotásainak témája, saját kamaszkori náciszimpatizáns élményeit dolgozta fel a Szégyenben és a Németországban forgatott Kígyótojásban. A férfi-nő kapcsolat, a szeretetéhség és a szeretetre való képtelenség, az elfojtott szexualitás torzító hatása, a féltékenység romboló szenvedélye, a pőrére vetkőztetett lélek jelenik meg a Rítus, a Suttogások, sikolyok, a Szemben önmagunkkal, a Jelenetek egy házasságból képsorain, első angol nyelvű filmje, az Érintés is egy frusztrációkkal terhes szerelmi háromszöget visz színre. 1974-ben új felfogású operafilmet rendezett Mozart Varázsfuvolájából.
1983-ban elkészítette a - leginkább önéletrajzi ihletésű - Fanny és Alexandert, majd úgy döntött, végleg visszavonul a filmezéstől. Eztán forgatókönyveket írt, majd 2003-ban egykori élettársa, Liv Ullmann rávette, hogy megrendezze a Sarabande-ot, a Jelenetek egy házasságból "folytatását", s ez a film lett hattyúdala is. 2007. július 30-án hunyt el Farö-szigetén, aznap halt meg Antonioni is.
Több mint 60 filmet forgatott, 170 forgatókönyvet írt, számos díjat kapott, köztük több Oscart, Európai Filmdíjat, Arany Medve-díjat, a cannes-i Arany Pálmák Pálmája díjat is elnyerte.
