Γεννήθηκε στην Αθήνα το 1935. Έκανε νομικές σπουδές στο Πανεπιστήμιο Αθηνών, τις οποίες εγκατέλειψε πριν πάρει το πτυχίο του. Το 1961 έφυγε στο Παρίσι, όπου αρχικά παρακολούθησε στη Σορβόννη μαθήματα γαλλικής φιλολογίας και φιλμογραφίας, καθώς και μαθήματα εθνολογίας και στη συνέχεια μαθήματα κινηματογράφου στη Σχολή Κινηματογράφου IDHEC και στο Musée de l’ homme. Μετά την επιστροφή του στην Ελλάδα το 1964 και μέχρι το 1967 εργάστηκε ως κριτικός κινηματογράφου στην εφημερίδα «Δημοκρατική Αλλαγή», μαζί με τον Βασίλη Ραφαηλίδη και την Τώνια Μαρκετάκη. Με τον κινηματογράφο άρχισε να ασχολείται το 1965 και το 1968 παρουσίασε την πρώτη του μικρού μήκους ταινία, Εκπομπή, στο Φεστιβάλ Κινηματογράφου Θεσσαλονίκης. Το 1970, η πρώτη μεγάλου μήκους ταινία του, Αναπαράσταση, κέρδισε το πρώτο βραβείο στο Φεστιβάλ Κινηματογράφου Θεσσαλονίκης, καθώς και άλλες διακρίσεις στο εξωτερικό, και σηματοδότησε την αυγή του σύγχρονου ελληνικού κινηματογράφου. Έκτοτε, οι ταινίες του έχουν συμμετάσχει σε πολλά διεθνή φεστιβάλ και έχει κερδίσει πολλά βραβεία, τα οποία τον καθιέρωσαν παγκοσμίως ως έναν από τους σπουδαιότερους σκηνοθέτες του σύγχρονου κινηματογράφου. Πολλά αφιερώματα που τιμούν τη δουλειά του Θόδωρου Αγγελόπουλου έχουν πραγματοποιηθεί σ’ όλο τον κόσμο. Έχει αναγορευθεί επίτιμος διδάκτορας των Πανεπιστημίου των Βρυξελλών, του Πανεπιστημίου Ναντέρ στο Παρίσι και του Πανεπιστημίου του Έσσεξ. Μαζί με τον Βασίλη Ραφαηλίδη υπήρξε συνιδρυτής του περιοδικού «Σύγχρονος Κινηματογράφος». Ανήκε ιδεολογικά στο χώρο της Αριστεράς.
Στις 24 Ιανουαρίου 2012 και καθώς ήταν πεζός τραυματίστηκε σοβαρά στο διάλειμμα των γυρισμάτων της νέας του ταινίας Η άλλη θάλασσα στη Δραπετσώνα από διερχόμενη μοτοσυκλέτα. Το ίδιο βράδυ άφησε την τελευταία του πνοή σε νοσοκομείο του Φαλήρου, όπου νοσηλευόταν σε κρίσιμη κατάσταση. H κηδεία του έγινε δημοσία δαπάνη, στις 27 Ιανουαρίου στο Α΄ Νεκροταφείο Αθηνών.
Το υπουργείο Πολιτισμού και Τουρισμού και το Φεστιβάλ Κινηματογράφου Θεσσαλονίκης καθιέρωσαν το 2012 Διεθνές Βραβείο «Θόδωρος Αγγελόπουλος» ως ελάχιστο φόρο τιμής στη μνήμη του σπουδαίου Έλληνα δημιουργού. Το βραβείο θα απονέμεται κάθε Νοέμβριο στο πλαίσιο του Φεστιβάλ Θεσσαλονίκης. Ο πρόεδρος του Διεθνούς Φεστιβάλ Κινηματογράφου του Μόντρεαλ (Festival des Films du Monde de Montréal) Σερζ Λοζίκ (Serge Losique) και προσωπικός φίλος του Αγγελόπουλου, ανακοίνωσε ότι η επόμενη διοργάνωση το 2012 θα γίνει στην μνήμη του Έλληνα σκηνοθέτη. Έκθεση ζωγραφικής με τίτλο «Ο Μελλισοκόμος των Αγγέλων» του ζωγράφου Οδυσσέα Άννινου για το Θόδωρο Αγγελόπουλο παρουσιάστηκε στο Πολυχώρο Πολιτισμού ΑΘΗΝΑΪΣ .Το δρώμενο προλόγισε ο ιστορικός τέχνης Λεόντιος Πετμεζάς και τα εγκαίνια τίμησε με τη παρουσία του ο πρωθυπουργός, πρόεδρος τότε του ΣΥΡΙΖΑ Αλέξης Τσίπρας. Στην επέτειο της γέννησής του τον ίδιο χρόνο, η ελληνική έκδοση της μηχανής αναζήτησης Google εμφάνισε στην αρχική της σελίδα γκραβούρα που παραπέμπει στον Έλληνα σκηνοθέτη. Παράλληλα, την ίδια μέρα διοργανώθηκε εκδήλωση στη μνήμη του στο κτήριο της οδού Περαιώς του Μουσείου Μπενάκη. Επίσης, το Δημοτικό Ωδείο Φλώρινας, τίμησε το Θεόδωρο Αγγελόπουλο, δίνοντας το όνομά του στη θεατρική αίθουσα του, όπου πραγματοποιούνται θεατρικές παραστάσεις, κινηματογραφικές προβολές, αλλά και πλήθος άλλων εκδηλώσεων.
Ο Αγγελόπουλος και οι ταινίες του χαίρουν βαθύτατης εκτίμησης από μεγάλους σκηνοθέτες του κινηματογράφου. Ο ίδιος έχει συναντηθεί με αρκετούς από τους σπουδαίους σκηνοθέτες. O Βέρνερ Χέρτζογκ όταν είχε δει το Θίασο είχε εντυπωσιαστεί τόσο πολύ με το μεγαλείο της ταινίας που φίλησε τα πόδια του Αγγελόπουλου.
Ο Εμίρ Κουστουρίτσα έπλεξε το εγκώμιο του Αγγελόπουλου, αφού τον χαρακτήρισε ως «μεγάλη μορφή του ευρωπαϊκού κινηματογράφου», ενώ παραδέχτηκε ότι οι ταινίες του αποτέλεσαν επιρροή για τον ίδιο. Ο Ακίρα Κουροσάβα είχε πει για τον Μεγαλέξαντρο: «Μέσα από το φακό του, ο Αγγελόπουλος κοιτάει τα πράγματα σιωπηλά. Είναι το βάρος αυτής της σιωπής και η ένταση του αμετακίνητου βλέμματος της κάμερας του Αγγελόπουλου, που κάνει τον Μεγαλέξανδρο τόσο δυνατό, που ο θεατής δεν μπορεί να αποδράσει από τη οθόνη. Αυτού του είδους η κινηματογράφηση, τόσο προσωπική και μοναδική στην ιδιαιτερότητά της, τείνει να επιστρέφει στις ρίζες του σινεμά. Αυτό ακριβώς είναι που δημιουργεί την εντύπωση της φρεσκάδας και της δύναμης. Όσο για μένα, παρακολουθώντας αυτό το φιλμ, ένιωσα βαθιά την απόλαυση του κινηματογράφου, με την πιο απόλυτη έννοια του όρου».
O Ίνγκμαρ Μπέργκμαν είχε σχολιάσει επιγραμματικά τον Μελισσοκόμο με τα καλύτερα λόγια: «Είδα τον “Μελισσοκόμο” που άλλοτε θεωρούσα μια καλή ταινία. Τώρα, αντιλαμβάνομαι πως είναι ένα αριστούργημα. Είναι μια εμπειρία απίστευτα συγκλονιστική». Ο Βιμ Βέντερς είχε μιλήσει για το Βλέμμα του Οδυσσέα με εξαιρετικά λόγια: «Έφυγα από τις Κάννες μαγεμένος με το Βλέμμα του Οδυσσέα. Ακόμα κι εδώ στο Τόκιο που βρίσκομαι τώρα με ακολουθεί η μαγεία. Πιστεύω ότι είναι μια ταινία που θα μείνει στην ιστορία του σινεμά».
Ο Ντούσαν Μακαβέγεφ είχε εντυπωσιαστεί ιδιαίτερα από το Τοπίο στην ομίχλη. Συγκεκριμένα ανέφερε: «Πριν δω την ταινία του Αγγελόπουλου, εγώ, που έχω μεγαλώσει χωρίς πατέρα, δεν φανταζόμουν ποτέ ότι θα τον ανακάλυπτα στην εικόνα ενός δέντρου. Η τελευταία σκηνή του Τοπίου στην Ομίχλη ήταν μια αποκάλυψη για μένα. Είναι μια μοναδική, θα μπορούσε κάποιος να πει, “ιαπωνική σκηνή”, που με εξέπληξε, γιατί είχα πάντα στο μυαλό μου την ελληνική παράδοση αποκλειστικά συνδεδεμένη με ερείπια, βράχους και θεούς. Σε αυτήν την σκηνή είδα μια πρόκληση απέναντι σε κάθε αναστολή και εξουσία. Γι’ αυτό θα χρησιμοποιούσα τα λόγια του Μπέργκμαν για να πω ότι ο στόχος του σινεμά είναι να φέρει πάλι το όνειρο πίσω στη ζωή μας, βοηθώντας μας έτσι να αντιμετωπίζουμε τις δυσκολίες της ζωής». Ο Γουίλιαμ Φρίντκιν είχε πει ότι επηρεάστηκε πολύ από το κινηματογραφικό του ύφος. Ο Μανουέλ ντε Ολιβέιρα τον εκτιμούσε βαθύτατα και τον αποκαλούσε «ποιητή».
Κάποτε είχε γνωρίσει τον Μικελάντζελο Αντονιόνι, τον οποίο θαύμαζε απεριόριστα. Μια φορά είχε έρθει άρρωστος για να δει το Το μετέωρο βήμα του πελαργού και δάκρυσε σε μία από τις σκηνές. Είχε γνωριστεί με τον Φεντερίκο Φελίνι , ο οποίος του έσφιξε το χέρι και του αποκρίθηκε «Ήλπιζα ότι θα ήσασταν λιγότερο νέος». Επιπλέον, υπήρξε συγκάτοικος με τον Αντρέι Ταρκόφσκι, μετά από από ένα ταξίδι του στη Ρώμη.
