Alain Cavalier wurde 1931 in Vendôme (Departement Loir-et-Cher) geboren. Er studierte an der Filmhochschule IDHEC und legte an der Sorbonne eine Licence in Geschichte ab. Anschließend arbeitete er als Praktikant bei Dreharbeiten und war Regieassistent von Louis Malle bei dessen Filmen Ascenseur pour l’échafaud und Les amants. Ferner arbeitete er mit Claude Sautet und Jean-Paul Rappeneau zusammen. 1958 führte er bei dem Kurzfilm Un Américain erstmals selbst Regie, vier Jahre später entstanden zwei Langfilme über den Algerienkrieg, Le combat dans l’île (1962) und L’insoumis (1964). Nach dem Krimi Mise à sac (1967), dem bürgerlichen Drama La chamade (1968, Verfilmung eines Romans von Françoise Sagan) legte Alain Cavalier eine siebenjährige Regiepause ein. Sein Streifen Ce répondeur ne prend pas de messages aus dem Jahr 1979 gehörte zu den ersten Filmen in der Ich-Form, zu deren Entwicklung der Regisseur mit seinem gesamten künftigen Schaffen beitragen sollte.

„Ich glaube, ich bin nur für Gesichter geschaffen, und das auch nur dann, wenn sie allein und frontal auf der Leinwand erscheinen, fast unbeweglich; das Ziel besteht für mich darin, ihre unendliche Energie zum Ausdruck zu bringen. Ich begann erst dann - annähernd - ein Filmemacher zu sein, als ich auf jegliche dramatische Handlung verzichtete. Ich filmte nur das, was ich selbst erlebt hatte, oder Erfahrungen, die sorgfältig von jemandem festgehalten worden waren.“

Von 1988 bis 1991 drehte Alain Cavalier eine Serie von 24 „Porträts“ arbeitender Frauen. „Ich will die von Frauen geleistete manuelle Arbeit archivieren. Und ich hoffe, dass zwischen dem ersten und dem letzten Porträt auch die Geschichte der Arbeit eines Filmemachers deutlich wird.“ Bei seinem Film Vies (2000) benutzt Alain Cavalier erstmals eine DVD-Kamera. Dieses Format wird seiner sich immer deutlicher abzeichnenden Intention, so nah wie möglich an seinen Figuren und am Alltag zu filmen, besser gerecht.
In seinem jüngsten Werk, Le filmeur, liefert Cavalier eine getreue Definition seiner Arbeit, die sein Selbstverständnis deutlich macht: „Ich bin ein Filmer, ich stelle Filme her.“