Lang besuchte die Realschule in Wien und studierte danach an der Technischen Hoschule Architektur. An der Akademie in München begann Lang ein Studium der Malerei. Während des Ersten Weltkrieges meldete er sich freiwillig zum Heer. Nach einer Verwundung kam er ins Lazarett und begann dort erste Drehbücher zu schreiben. Joe May, der in den Berlin-Weißenseer Studios produzierte, kaufte sie ihm ab. Ab 1918 arbeitete Lang in Berlin-Weißensee bei der Decla als Dramaturg. 1919 führte er erstmals Regie ("Halbblut"). Ab 1920 arbeitete er mit der Autorin Th. von Harbou zusammen, die er 1922 heiratete. 1921/22 führte er im Film "Dr. Mabuse, der Spieler" Regie, und 1926 wurde er mit "Metropolis" berühmt. Er schuf durch seine Kunst des expressionistischen Stils der Regie Höhepunkte der Filmgeschichte. 1933 war er gezwungen, aus Deutschland zu emigrieren. Goebbels hatte ihm zwar die Leitung der Filmproduktion angeboten, doch Lang wollte ihm nicht dienlich sein. Zuerst wirkte er in Frankreich, wo sein Film "Liliom" entstand. Ab 1934 lebte er in den USA und führte bei zahlreichen berühmt gewordenen Filmen Regie ("Du lebst nur einmal", 1936, "Auch Henker sterben", 1942, "Die Frau am Fenster", 1944). Seine letzten Lebenswerke drehte Lang in der Bundesrepublik, so u. a. "Das indische Grabmal" (1959) und "Die 1000 Augen des Dr. Mabuse" (1960). Er gilt als einer der Wegbereiter des künstlerischen Films.