父亲是作家陆天明，姑姑是作家陆星儿。当年陆天明和妻子从上海去新疆兵团成为下乡知青，陆川在新疆出生，4岁时，陆川就随调到中央广播文工团的父母来到了北京。 1993年毕业于解放军国际关系学院英国语言文学专业；1998年毕业于北京电影学院，获导演系硕士学位；1998年8月到中国电影集团艺术创作人员中心任导演；2001年签约华谊兄弟太和影视投资有限公司，成立陆川工作室。同年执导处女作《寻枪》。 《寻枪》因为有姜文的参与，外界一致评论电影里姜文的色彩太过浓厚，有不少人认为这是一部姜文电影而非陆川电影。2004年，陆川又推出自己的第二部导演作品《可可西里》，电影讲述了荒凉的无人区，可可西里巡山队员们与疯狂凶残的藏羚羊盗猎分子展开殊死斗争，最终全部牺牲的惨烈故事。本片一经推出即受到一致赞誉，获得了许多国际和国内的奖项。也使陆川成功跻身成功导演的行列。2008年陆川的新作是以南京大屠杀历史事件为背景的《南京！南京！》。
2010年5月1日，陆川执导的世博会国家馆主展影片《历程》在国家馆49米层电影馆正式上映。
2012年9月，陆川和北京国资委及国家体育场合作，以鸟巢为舞台成功编排并执导了大型实景演出《鸟巢·吸引》 ，这台音乐实景云集了包括谭晶，吴克群等众多明星的参与，在鸟巢成功演出三年 ；9月8日，陆川的第四部电影作品《王的盛宴》在多伦多电影节举行了全球首映，11月29日于内地公映，影片获得第17届亚洲电影大奖五项提名。
2014年，筹备编排大型室内秀演《丝路神话》；同年陆川编剧并执导电影《九层妖塔》，影片由赵又廷、姚晨主演 。电影于2015年9月30日公映，取得了6.82亿的票房成绩，并获得2015中美电影节最佳导演、年度电影金天使奖，第七届欧洲万象国际华语电影节最佳导演、最佳影片奖。
2016年，陆川执导电影《生于中国》，即将全球公映。
和迪士尼合作他的首部关于自然的英文电影，预计2017年4月上映。启动《九层妖塔》第二部的筹备拍摄，并正式更名为《749:异族崛起》 。
2016年初，纽约电影制片人宣布美国作家何伟（Peter Hessler）的畅销书《江城》（River Town）将被改编成电影，中国导演陆川将确定担任导演及制片人，与美方制作团队一同创作拍摄，本片现已进入前期筹备阶段。 8月，执导自然动物电影《我们诞生在中国》 。
2016年12月6日，由人民网、环球时报、环球网和《环球TIME》新闻客户端联合主办，环球网承办的2016环球风尚年度盛典召开，被授予“风尚领秀”人物。以表彰其凭借自身影响力，向全社会释放公益与时尚的跨界力量。
