Sebastián Lelio a étudié durant un an le journalisme à l'université nationale André Bello, à Santiago, Chili. Il est finalement diplômé de l'école chilienne de cinéma (fondée au milieu des années 1990) pour ensuite commencer sa carrière avec des courts métrages et des documentaires. En 2003, il crée avec Fernando Lavanderos deux saisons de la série Mi Mundo privado qui caricaturent des familles chiliennes provenant de différents milieux socio-culturels.

En 2005, le tournage de Sagrada Familia est effectué en trois jours. Ce film est projeté durant toute une année après sa sortie. Ensuite, il réalise Navidad en 2009, un drame qui met en scène trois adolescents séparés de leur famille. En 2011, sort El Año del Tigre, film racontant l'histoire d'un évadé de prison qui voyage dans des zones sinistrées à la suite d'un tremblement de terre

. En 2013, il réalise Gloria; l'histoire d'une quinquagénaire, Gloria, qui vit seule. Celle-ci multiplie les histoires d'un soir afin de combler sa solitude jusqu'au jour où elle rencontre Rodolpho qui lui redonne espoir. En 2015, Sebastián Lelio est le président de la 31e édition du Festival international du film d'amour de Mons (FIFA). Pour son film Une femme fantastique, sorti en 2017, il recrute l'actrice transgenre Daniela Vega comme consultante afin de rendre le scénario plus réaliste concernant l'expérience d'une femme transgenre, et la choisit finalement comme interprète du rôle principal. Pour ce film poétique qui a suscité de nombreux débats au Chili, il remporte un prix du scénario à la Berlinale 2017 et le deuxième Oscar de l'histoire du cinéma chilien, celui du meilleur film étranger.

Filmographie :

Courts-métrages:
1995 : 4
1996 : Cuatro
2000 : Smog
2002 : Fragmentos urbanos;Ciudad de maravillas
2003 : Carga vital

Longs-métrages :

2005	La sagrada familia
	Avec : Patricia López (Sofía), Néstor Cantillana (Marco), Sergio Hernández (Marco), Coca Guazzini (Soledad), Macarena Teke (Rita), Mauricio Diocares (Aldo). 1h39. En vacances avec sa famille, un homme est attiré par la petite amie de son fils.
2009	Navidad
	Avec : Manuela Martelli (Aurora), Diego Ruiz (Alejandro), Alicia Rodríguez (Alicia). 1h39. Un jeune couple recueille une adolescente fugitive qui est parvenue à bout de force dans leur maison isolée à la campagne.
2011	El año del tigre
	Avec : Luis Dubó (Manuel), Sergio Hernández (Capataz), Viviana Herrera (Marcela). 1h22. Un détenu s'échappe de son pénitencier en ruine lors du séisme au Chili en février 2010.
2013	Gloria
	Avec : Paulina García (Gloria), Sergio Hernandez (Rodolfo), Marcial Tagle (Marcial), Diego Fontecilla (Pedro), Fabiola Zamora (Ana). 1h50. A 58 ans, Gloria se sent toujours jeune. Célibataire, elle fait de sa solitude une fête et passe ses nuits dans les dancings de Santiago. Quand elle rencontre Rodolfo, tout change. Elle tombe amoureuse et s’abandonne totalement à leur passion tumultueuse.
2017	Une femme fantastique
	(Una mujer fantástica). Avec : Daniela Vega (Marina Vidal), Francisco Reyes (Orlando), Luis Gnecco (Gabo), Aline Küppenheim (Sonia). 1h44 Marina et Orlando, de vingt ans son aîné, s'aiment loin des regards et se projettent vers l'avenir. Lorsqu'il meurt soudainement, Marina subit l’hostilité des proches d'Orlando : une "sainte famille" qui rejette tout ce qu'elle représente. Marina va se battre, avec la même énergie que celle dépensée depuis toujours pour devenir la femme qu'elle est : une femme forte, courageuse, digne ... une femme fantastique !
2017	Désobéissance
	(Disobedience). Avec : Rachel Weisz (Ronit), Rachel McAdams (Esti Kuperman), Alessandro Nivola (Dovid Kuperman), Anton Lesser (Rav Krushka). 1h54. Une jeune femme juive-orthodoxe, retourne chez elle après la mort de son père. Mais sa réapparition provoque quelques tensions au sein de la communauté lorsqu'elle avoue à sa meilleure amie les sentiments qu'elle éprouve à son égard..
2018	Gloria Bell
	Avec : Julianne Moore (Gloria), John Turturro (Arnold), Caren Pistorius (Anne), Michael Cera (Peter). 1h41. La cinquantaine frémissante, Gloria est une femme farouchement indépendante. Tout en étant seule, elle s'étourdit, la nuit, dans les dancings pour célibataires de Los Angeles, en quête de rencontres de passage. Jusqu'au jour où elle croise la route d'Arnold. S'abandonnant totalement à une folle passion, elle alterne entre espoir et détresse. Mais elle se découvre alors une force insoupçonnée, comprenant qu'elle peut désormais s'épanouir comme jamais auparavant…