Louis Malle est né à Thumeries dans le Nord en 1932 au milieu d'une fratrie de trois frères et deux sœurs, Louis Malle est issu d'une grande famille d'industriels du sucre : son père, Pierre Malle (1897-1990), ancien officier de marine, est l'époux de la sœur de Ferdinand Béghin, Françoise (1900-1982)2. Les deux hommes sont directeurs de l'usine Béghin-Say de Thumeries. Il grandit dans le milieu de la grande bourgeoisie et traverse l'Occupation dans différents internats catholiques dont celui qu'il évoque plus tard dans Au revoir les enfants. Dès l'âge de 14 ans, il s'initie à la réalisation avec la caméra 8 mm de son père. Il pense étudier les sciences politiques à l'Université de Paris mais c'est à ce moment que germe sa carrière de cinéaste. Il est reçu au concours de l'IDHEC.

Jacques-Yves Cousteau recherche alors un jeune assistant pour coréaliser un documentaire sur les fonds marins. Parmi les jeunes étudiants que la direction de l'IDHEC lui propose, il choisit Malle. Plusieurs mois de travail sur la Calypso aboutissent au Monde du Silence (1955), récompensé par la Palme d'or à Cannes (premier film documentaire à en être lauréat et encore aujourd'hui le seul avec Fahrenheit 9/11 de Michael Moore).
Sur le tournage, Louis Malle se crève les tympans lors d'une plongée et ne peut plus à l'avenir réaliser des travaux de ce type. Les projets qui suivent, films et documentaires, sont moins consensuels et volontiers provocateurs, optant pour des sujets plus critiques ou polémiques.

Il travaille par la suite avec Robert Bresson à la préparation d'Un condamné à mort s'est échappé et assiste à une partie du tournage. Il est profondément marqué par le travail de Bresson avec les "non-acteurs".
C'est alors l'essor de la Nouvelle Vague mais Malle n"est jamais reconnu par ce mouvement même si son cinéma des débuts partage avec elle plusieurs caractéristiques. Malle suit son chemin seul, guidé par ses propres motivations. Il réalise son premier long métrage de fiction à 25 ans, Ascenseur pour l'échafaud (1957), histoire d'assassinat avec Jeanne Moreau et Maurice Ronet qui joue sur les codes du film noir et remet en cause la dramaturgie du cinéma classique. La bande originale est réalisée par Miles Davis. Elle montre l'intérêt de Malle pour le jazz. Le film remporte le Prix Louis-Delluc en 1957.

Dans Les Amants, une nouvelle fois interprétée par Jeanne Moreau, qui s'inspire lointainement de Point de lendemain de Vivant Denon, il s'attaque à l'hypocrisie de la société bourgeoise à travers le récit d'une relation adultère. Suivent l'adaptation légère, ludique et enthousiaste d'un roman de Raymond Queneau, Zazie dans le métro (1960), et celle d'un récit de Pierre Drieu La Rochelle, Le Feu follet (1963) qui traite de la dépression et du suicide. Le Voleur porte un regard cynique sur la bourgeoisie et les élites politiques, qui restent les cibles favorites de Louis Malle. Le Voleur du titre personnifie l'homme libre, extérieur à ce système empli de préjugés et sournois. Une acerbe critique sociale sourd dans la peinture psychologique des personnages.

Malle tourne par ailleurs plusieurs documentaires dont Calcutta, l'Inde fantôme en 1969.