Souffrant d'asthme, Martin Scorsese fréquente assidument les salles de cinéma de Little Italy dès son adolescence. Il souhaite devenir peintre puis prêtre avant d'entamer ses études à la New York University où il tourne ses premiers courts métrages. En 1965, il commence à travailler sur Who's that knocking at my door ?, son premier long métrage avec Harvey Keitel dans le rôle principal, qu'il ne terminera que quatre années plus tard. Entre temps, il se fait renvoyer du tournage des Tueurs de la lune de miel au bout d'une semaine et effectue quelques travaux de montage. Le cinéaste est alors approché par Roger Corman qui lui propose de financer son second long métrage, Bertha Boxcar (1972). Mécontent des contraintes imposées par le producteur, il cherche à revenir à un sujet plus personnel et finit par trouver les fonds nécessaires au tournage de Mean streets (1973). Le film marque sa première collaboration avec son acteur fétiche Robert De Niro et impose Scorsese comme un des réalisateurs les plus prometteurs de sa génération.

Le cinéaste accepte ensuite de faire ses preuves sur une oeuvre plus commerciale. Alice n'habite plus ici (1974) démontre qu'il peut s'adapter à tous les types de sujets. Ellen Burstyn remporte l'Oscar de la Meilleure actrice pour sa performance dans le film. En 1976, le cinéaste fait sensation à Cannes en remportant la Palme d'or pour Taxi Driver, l'histoire d'un vétéran du Vietnam solitaire obsédé par la saleté des rues new yorkaises. Scorsese entame alors une période difficile de sa vie. Le tournage de New York, New York (1977), totalement désordonné, laisse le cinéaste déprimé. Abusant des drogues, il est au bord du suicide avant de se reprendre. De Niro lui propose de tourner une biographie du boxeur Jack La Motta : Scorsese fait de Raging Bull (1980) sa rédemption. En 1990, les critiques américains l'élisent comme le meilleur film de la décennie.

Les années 1980 sont commercialement difficiles pour Scorsese. Il se tourne vers la comédie avec La Valse des pantins (1983) et After Hours (1985), Prix de la mise en scène à Cannes, qui ne séduisent pas le grand public. Il doit donc à nouveau tourner un film ouvertement plus commercial, La Couleur de l'argent (1987), pour financer un projet qui lui tient à coeur depuis plus de dix ans, La Derniere Tentation du Christ, qui choque l'Amérique puritaine. L'investissement d'Universal sur ce dernier projet amène Scorsese à tourner pour le studio Les Nerfs à vif (1991), remake du film homonyme de Jack Lee Thompson.

En 1990 puis 1995, Scorsese offre deux brillantes explorations du monde de la Mafia avec Les Affranchis et Casino. Il y démontre avec style les impasses du rêve américain. Les films bénéficient des performances inoubliables de Joe Pesci et Robert De Niro. Cadre d'un drame amoureux dans Le Temps de l'innocence (1993) ou de la crise spirituelle d'un ambulancier dans A tombeau ouvert (1999), la ville de New York tient une place de choix dans l'oeuvre du cinéaste comme en témoigne, en 2002, Gangs of New York, fresque portée par Leonardo DiCaprio et Daniel Day-Lewis, qui retrace l'affrontement entre Américains et nouveaux immigrants en pleine guerre civile. Un Leonardo DiCaprio qu'il retrouvera à deux reprises, pour Aviator (2005), biopic consacré au milliardaire excentrique Howard Hughes et hommage du cinéphile Scorsese à l'âge d'or d'Hollywood, et pour le polar Les Infiltrés, remake du film hongkongais Infernal affairs, également emmené par Matt Damon et Jack Nicholson, et qui lui vaudra les Oscars du Meilleur Film et du Meilleur Réalisateur en 2007.

Après un (nouveau) détour par le documentaire aux côtés des Rolling Stones, dont il filme l'un des concerts pour les besoins de Shine a Light, Martin Scorsese retrouve Leonardo DiCaprio, et l'envoie enquêter au coeur d'un asile psychiatrique dans Shutter Island, adapté du roman homonyme de Dennis Lehane.