Alan Stewart Konigsberg néven átlagos, viszonylag jómódú brooklyni kispolgári zsidó családban született. Az iskolákban átlagdiák volt: rajongott a képregényekért, a sportért, imádta a dzsesszt és a mozit, sajátos humoráért társai szórakoztatónak találták. 17 éves korában felvette a Woody Allen nevet, s e néven küldözgette vicceit, humoros írásait a különböző ügynökségeknek, amelyek szépen fizettek is neki.

Érettségi után autodidakta módon képezte magát, legfőképp azért, hogy a lányok észrevegyék; célját ugyan nem érte el, de műveltsége tekintélyes lett.

Az ötvenes évek elején Hollywoodban dolgozott különböző humoros tévéműsoroknál, ami ugyan jó iskola volt számára, de örökre megutáltatta vele a felszínes, csillogó mozivárost. Legkedvesebb rendezői, Bergman, Fellini, Truffaut, Antonioni is egészen másfajta filmes látásmódot közvetítettek számára.

New Yorkba visszatérve kabarékban lépett fel 1964-ig, amikor Charles K. Feldman rendező megbízta a Mi újság, cicababa? forgatókönyvének megírásával. A film kasszasiker lett, Woody Allen előtt megnyílt a mozi világa, 1969-ben megrendezhette első filmjét Fogd a pénzt és fuss címmel. Ki ne emlékezne a "...semmi cicó, vigyázzon, mert nálam van a slukker" feliratú cetlire, s a kétbalkezes, abszurd figurára, aki annyi filmjének őstípusa lett. Következő filmje, a Játszd újra, Sam! az egyik legszemélyesebb vallomása a nőkhöz fűződő, meglehetősen ambivalens viszonyáról.

Rendkívül termékeny kapcsolata kezdődött Diane Keaton színésznővel, aki több filmjében is főszerepet kapott, így a két legtipikusabb opusban, az Oscar-díjas Annie Hall-ban és a Manhattan-ben. Ezekben a filmekben benne van mindaz, ami oly egyedivé teszi Woody Allen műveit. Alapélményei: az értelmiségi lét, a szorongás, a szexuális bizonytalanság, a zsidó identitás, New York szépsége és rettenete, a mozi varázsa. Humora intellektuális, gyakorta moralizáló, a két legfőbb emberi dolog számára a szerelem és a halál, melyekhez többnyire iróniával közeledik.

A nyolcvanas években készült filmjei - a Zelig, a Broadway Danny Rose, a Kairó bíbor rózsája, A rádió aranykora és a szintén Oscar-díjas Hannah és nővérei - meglehetősen sokrétűek, ám egyenetlen minőségűek. Főszereplőjük az új szerelem, Mia Farrow, akivel 12 évig éltek és dolgoztak együtt, született egy közös gyermekük, s nevelték Mia saját és fogadott gyermekeit. 1993-ban - meglehetősen csúnya perpatvarok után - szétváltak útjaik, s Woody Allen feleségül vette Szun Jit, koreai származású nevelt lányukat.

A magánéleti bonyodalmak alkotókedvét nem érintették, szinte évente jelentkezik új filmmel, amelyekben az újabb generáció sztárjait, Sean Pennt, Helen Huntot, Scarlett Johanssont is szívesen szerepelteti (Match Point, Füles, Kasszandra álma, Vicky Cristina Barcelona). 2003-ban Asztúria Hercege Díjat, 2004-ben pedig a San Sebastián-i Filmfesztiválon életműdíjat kapott.

Zenészként is megállja helyét: minden hétfőn este a Michael's Pub Manhattan nevű szórakozóhelyen klarinétozik együttesével, amellyel 2007-ben Magyarországra is eljutott - szokásos New York-i koncertje kedvéért még azt az Oscar-gálát is lemondta, amelyen az Annie Hall sorozatban nyerte a díjakat.