Аллен родился и вырос в городе Нью-Йорк (в квартале Мидвуд в Бруклине) в еврейской семье. Дедушка и бабушка Аллена были эмигрантами, родными языками которых были идиш и немецкий. Его мать Нетти работала бухгалтером в семейном кондитерском магазине, а отец — Мартин Кёнигсберг — владел профессиями официанта и гравёра-ювелира. Оба его родителя родились и выросли в квартале Нижний Ист-энд, на Манхэттене. У Аллена также есть младшая сестра Летти (родилась в 1943).Первые восемь лет Аллен посещал еврейскую школу, после чего перешёл в старшую школу в Мидвуде. Чтобы заработать денег, он начал писать шутки для газетных колонок. В этот период он берет себе псевдоним Вуди Аллен.
По окончании старших классов Аллен поступает в Нью-Йоркский университет, где изучает курсы коммуникации и кинематографии. Аллен не отличался особым прилежанием, «провалил» кинематографию, и был через некоторое время исключён. Позже он непродолжительное время посещал Городской колледж Нью-Йорка.
В это время Аллен начинает активную деятельность в литературе, кино и на сцене.
С 17-ти лет влился в богемно-артистическую среду, сотрудничал в журналах «Ньюйоркер», «Плейбой», «Эвергрин», сочинял юмористические скетчи, выступал как актер-комик в ночных клубах, писал пьесы для бродвейских театров («Сыграй это еще раз, Сэм», «Не пейте эту воду»).
В кино дебютировал в 1965 сразу как актер и сценарист в фильме Клайва Доннера «Что нового, киска?», а в 1969 сам поставил свой первый фильм «Хватай деньги и беги». Творчество Аллена —образец «авторского кино». Как правило, он сам пишет сценарий, сам режиссирует и сам снимается в главной роли практически каждого своего фильма. Уже к концу 1960-х гг. он завоевал репутацию крупнейшего комедиографа американского экрана, работающего в традиции характерного еврейского юмора и парадоксальных хасидских притч. Созданную им маску уже невозможно отделить от самого Аллена; его герой, как и он сам, одинокий, невротичный, измученный психологическими комплексами интеллигент, обитатель большого современного города. Аллена можно назвать поэтом Нью-Йорка, этого гигантского мегаполиса, современного Вавилона, который для Америки еще является и средоточием культуры, центром обитания интеллектуальной элиты. Большой знаток мирового культурного наследия, Аллен любит пародировать знаменитые сюжеты и стили великих мастеров — от писателей Льва Толстого и Достоевского («Любовь и смерть», 1975) до таких киноавторитетов, как И. Бергман(«Сексуальная комедия в летнюю ночь», 1982). Вершина его творчества — нью-йоркская трилогия «Энни Холл», 1977, 4 премии «Оскар»; «Интерьеры», 1978; «Манхэттен»,1979. Лучшим фильмом 1980-х гг. стал его «Зелиг» — пародия на чрезмерное увлечение фрейдизмом, притча о человеке-хамелеоне, который, не имея собственного лица, испытывает на себе все перипетии первой половины 20 века.
В 1990-е гг. Аллен выпустил на экран ряд довольно монотонных картин, проникнутых одними и теми же мотивами семейных коллизий, сексуальных проблем, страха одиночества («Алиса», 1990; «Сцены в универмаге», 1991; «Мужья и жены», «Тени и туман», 1992). И вдруг в середине десятилетия произошел новый переворот — одну за другой Аллен поставил искрометные, веселые, полные смешных придумок комедии — «Пули над Бродвеем», 1994; «Могущественная Афродита», 1995; «Все говорят, что я тебя люблю», 1996.
Настроение фильмов Аллена меняется в «Разбирая Гарри» (1997) и «Знаменитости» (1998), делая их стилистически ближе фильмам, снятым после 2000 года.
«Мелкие мошенники» (2000) был его первым фильмом, снятым на студии DreamWorks. «Мелкие мошенники» имел относительный успех, собрав около 17$ млн в США, но следующие 4 фильма Аллена не имели такого успеха, включая самый дорогой фильм Вуди Аллена «Проклятие нефритового скорпиона» с бюджетом более 33$ млн. «Голливудский финал», «Кое-что ещё», и «Мелинда и Мелинда», каждый из которых зароботал по 5$ млн, получили плохие отзывы. Многие объясняли это тем, что якобы лучшие годы Вуди Аллена уже позади.
«Матч-пойнт» (2005), снятый в Лондоне, стал одним из самых успешных фильмов Вуди Аллена за последние десять лет.
Фильмы Вуди Аллена «Сенсация» (2006) и «Викки Кристина Барселона» (2008) получили разную критику.
Личная жизнь
Первой женой Аллена стала Харлин Розен, с которой они познакомились на любительском джазовом концерте, где Аллен играл на саксофоне, а Розен — на фортепиано. Они поженились 15 марта 1956 года в Голливуде, после чего переехали в Нью-Йорк, где Аллен работал над шутками для различных шоу, а его жена изучала философию. Этот брак продлился пять лет; последующие упоминания Аллена о нём всегда отличались большой едкостью. Уже после развода Розен подавала на Аллена в суд за некоторые из таких высказываний, оценивая свои претензии в 1 миллион долларов.
Со своей второй женой, актрисой Луизой Лассер, Вуди Аллен прожил в браке три года, с 1966 по 1969. Лассер сыграла в четырёх его фильмах («Хватай деньги и беги» (1969), «Бананы» (1971), «Всё, что вы всегда хотели знать о сексе, но боялись спросить» (1972), «Воспоминания о звездной пыли» (1980)). После Лассер он не вступал в брак до 1997 года.
Отношения Вуди Аллена с Дайан Китон, начавшись с её появления в спектакле Аллена «Сыграй это снова, Сэм» в 1970, оказали существенное влияние на творчество режиссёра. Несмотря на то, что романтические отношения между Алленом и Китон были недолгими, их дружба и активное творческое сотрудничество продлились ещё на многие годы. Дайан Китон снялась у Вуди Аллена в таких фильмах, как «Спящий» (1973), «Любовь и смерть» (1975), «Интерьеры» (1979), а позднее — в фильмах «Дни радио» (1987) и «Загадочное убийство на Манхэттене» (1993).
Благодаря Китон Вуди Аллен создал качественно новый для себя фильм «Энни Холл» (1977), который он сам считает «поворотной точкой» в развитии своего авторского стиля.
В 1980 начались 12-летние отношения Аллена с актрисой Миа Фэрроу, которая сыграла главные роли в 13 его фильмах, среди которых необходимо отметить картины «Зелиг» (1983), «Пурпурная роза Каира» (1985), «Ханна и её сёстры» (1986). Они никогда не были женаты, однако у них есть общий сын Ронан Шимус Фэрроу, а также двое приёмных детей: Мэлоун и Миша (Мозес) Фэрроу. «Развод» Вуди Аллена и Миа Фэрроу в 1992 сопровождался громким скандалом и судебными процессами, в результате которых Аллен был лишён возможности видеться с приёмными детьми, а встречи c сыном Ронаном были сильно ограничены.
Причиной разрыва с Миа Фэрроу стал роман Аллена с 22-летней Сун-Йи Превен, приёмной дочерью Фэрроу и её бывшего мужа Андре Превена. В 1997 году Сун-Йи Превен и Вуди Аллен поженились. В дальнейшем они также удочерили двух девочек.