Hét testvér között a harmadikként született. Édesanyja Béghin cukorgyáros leánya volt, édesapja egy gyárat igazgatott. Szigorú katolikus nevelési környezetben nőtt fel. Az ezzel szemben kialakult elutasítása határozta meg a művész gondolkodását.
Középiskolai tanulmányait egy párizsi jezsuita kollégiumban végezte, majd közgazdasági egyetemre járt, de ezzel egy időben a filmművészeti főiskolára is beiratkozott. 1953-ban találkozottCousteau-val. Malle abbahagyva iskoláit csatlakozott egy expedíciójukhoz, három évig velük volt, a tenger alatt forgatott: így született megA csend világa című, az egész világon bemutatott első filmje. A film 1956-ban Cannes-banArany Pálma díjat kapott.
Első játékfilmje aFelvonó a vérpadra című bűnügyi-szerelmi dráma volt. A film zenéjeMiles Davis munkája. A filmet díjazták (Delluc-díj), a zene az év lemeze lett,Jeanne Moreau csodálatos pályája e filmmel indult el.
ASzeretők című 1958-as filmje, mely különdíjat kapottVelencében, azúj hullám mozgalom születésének egyik első jele volt.
Összesen harminc filmet forgatott, melyek közül tíz dokumentumfilm.