Agnieszka Holland volgde een opleiding aan het FAMU in Praag, aanvankelijk was ze scenarioschrijver voor Andrzej Wajda die zich in zijn films focuste op het leven van de marginalen en de gedoemden. Ze studeerde film in Tsjechoslowakije onder Milos Forman en Ivan Passer. In 1972 keerde ze terug naar Polen nadat ze het aan de stok kreeg met de politie wat uiteindelijk leidde tot een gevangenisstraf. 
Ze debuteerde als co-regisseur in 1977 met Screen Tests en schreef in 1978 haar eerste scenario voor Wajda voor zijn film Without Anaesthesia. Twee jaar later maakte ze haar solodebuut als regisseur met de film Provincial Actors waarmee ze de FIPRESCI (internationaal prijs van de pers/critici) won in Cannes. 

Toen in 1981 de staat van beleg werd afgekondigd in Polen emigreerde ze naar Parijs waar ze bleef wonen. Haar laatste Poolse film, A Woman Alone, dateert dan ook uit die periode. In de film staat de moeilijke situatie van een ongehuwde moeder die werkt als brievenbesteller centraal. In de West-Duitse film Bittere Emte (Angry Harvest) (1985) stond een gekend oorlogsthema centraal, de relatie tussen een welvarende landbouwer en een Joodse vluchtelinge die hij ontdekt en vervolgens onderdak geeft.

Agnieszka Holland trouwde met de Tsjechische regisseur Laco Adamik, samen hebben ze één dochter.