Wychował się w solidnej drobnomieszczańskiej rodzinie żydowskiej w nowojorskim Brooklynie. Matka wymarzyła sobie dla niego karierę właściciela apteki i wciąż miała na nią nadzieję nawet wtedy, kiedy Allen był już znanym reżyserem.
Uważany później za erudytę reżyser nie lubił szkoły, a jego rozpoczęte w 1952 r. studia na wydziale filmowym Uniwersytetu Nowojorskiego skończyły się po pierwszym semestrze, kiedy wyrzucono go po oblanych zajęciach z filmu. W tym samym roku zaczął występować jako komik w kafejkach i małych klubach Greenwich Village, z których awansował kilka lat później do klubów na Manhattanie. Zmienił wówczas nazwisko na Woody Allen. Doszedł bowiem do wniosku, że jego prawdziwe nazwisko jest zbyt poważne dla komika.
Popularność przyniosły mu występy z własnym show w telewizji na początku lat 60. Również w telewizji powstały jego pierwsze scenariusze do popularnych programów rozrywkowych.
Woody Allen debiutował w filmie w 1965 r. jako współautor scenariusza i aktor komedii "Co słychać koteczku?" Clive'a Donnera. Jednak charakterystyczny styl Allena ujawnił się dopiero cztery lata później w wyreżyserowanym samodzielnie pastiszu filmów gangsterskich "Bierz forsę i w nogi", w którym zagrał też główną rolę. Większość filmów Woody'ego Allena to "intelektualne komedie", takie jak: "Zelig", "Annie Hall", "Drobne cwaniaczki", "Wszyscy mówią: kocham cię", "Przejrzeć Harry'ego", "Seks nocy letniej" czy "Jej wysokość Afrodyta". Większość z nich artysta kręci na podstawie własnego scenariusza. Trudno byłoby sobie też wyobrazić film Allena bez samego Woody Allena.
Jego komedie nie są przeznaczone do masowej publiczności, zyskały jednak uznanie krytyków. Woody Allen ma na swoim koncie ponad 130 nagród filmowych - w tym cztery Oskary (Annie Hall, Hannah i jej siostry") i kilkanaście nominacji.
Artysta jest także autorem kilku sztuk teatralnych oraz zbiorów opowiadań i esejów, m.in. "Bez piór" i "Skutki uboczne" (oba przetłumaczone na język polski). Wielką pasją Allena jest też muzykowanie. Od lat gra na klarnecie i występuje wraz ze swoim jazzowym zespołem, "The New Orleans Funeral and Ragtime Orchestra. W 1997 r. odbył swoje pierwsze tournee po Europie (zarejestrowane w dokumencie Barbary Kopple "Wild Man Blues").
W życiu prywatnym Woody Allen był związany m.in. z aktorkami Diane Keaton i Mią Farrow. Głośny był pod koniec lat 90. jego romans z adoptowaną córką Mii, Soon-Yi Previn, którą poślubił w 1997 r.

W 2002 podczas festiwalu filmowego w Cannes, jako drugi reżyser w historii (po Ingmarze Bergmanie) otrzymał "Palmę palm" za "specjalne osiągnięcia".

Jeden semestr na wydziale filmowym Uniwersytetu Nowojorskiego

Wybrana filmografia:
* 2007 "Sen Kasandry"
* 2006 "Scoop"
* 2005 "Wszystko gra"
* 2004 "Melinda i Melinda"
* 2003 "Życie i cała reszta"
* 2001 "Klątwa Skorpiona"
* 2000 "Drobne Cwaniaczki"
* 1998 "Celebrity"
* 1997 "Przejrzeć Harry'ego"
* 1997 "Wszyscy mówią: kocham cię"
* 1995 "Jej wysokość Afrodyta"
* 1994 "Strzały na Broadwayu"
* 1993 "Tajemnica morderstwa na Manhattanie"
* 1992 "Mężowie i żony"
* 1986 "Hannah i jej siostry"
* 1985 "Purpurowa róża z Kairu"
* 1983 "Zelig"
* 1982 "Seks nocy letniej"
* 1979 "Manhattan"
* 1978 "Wnętrza"
* 1977 "Annie Hall"
* 1975 "Miłość i śmierć"
* 1973 "Śpioch"
* 1972 "Zagraj to jeszcze raz, Sam"
* 1972 "Wszystko co chcielibyście wiedzieć o seksie"
* 1971 "Bananowy czubek"
* 1971 "Bierz forsę i w nogi"
* 1969 "Co słychać koteczku?"