1973年生まれ、長野県出身。
2002年、個人で制作した短編作品「ほしのこえ」でデビュー。同作品は、新世紀東京国際アニメフェア21「公募部門優秀賞」をはじめ多数の賞を受賞。2004年公開の初の長編映画『雲のむこう、約束の場所』では、その年の名だたる大作をおさえ、第59回毎日映画コンクール「アニメーション映画賞」を受賞。2007年公開の『秒速5センチメートル』で、アジアパシフィック映画賞「最優秀アニメ賞」、イタリアのフューチャーフィルム映画祭で「ランチア・プラチナグランプリ」を受賞。2011年に全国公開された『星を追う子ども』では、これまでとは違う新たな作品世界を展開、第八回中国国際動漫節「金猴賞」優秀賞受賞。2012年、内閣官房国家戦略室より「世界で活躍し『日本』を発信する日本人」として感謝状を受賞。2013年に公開の『言の葉の庭』では、ドイツのシュトゥットガルト国際アニメーション映画祭にて長編アニメーション部門のグランプリを受賞。同年、信毎選賞受賞。2016年公開の『君の名は。』は記録的な大ヒットとなり、邦画歴代2位の興行収入を記録。第40回日本アカデミー賞でアニメーション作品初の「優秀監督賞」、「最優秀脚本賞」を受賞し、第49回シッチェス・カタロニア国際映画祭アニメーション部門「最優秀長編作品賞」、第42回ロサンゼルス映画批評家協会賞「アニメ映画賞」に輝くなど、国内外で数々の映画賞を受賞した。2019年公開の『天気の子』は、観客動員数1,000万人を超える大ヒットを記録している。