Пудовкин родился в Пензе. В 1914 окончил физико-математический факультет Московского университета. С 1920 занимался в Госкиношколе /ныне ВГИК/. Студентом начал работать как сценарист, режиссер и актер. Первые работы - "Шахматная горячка" /1925/ и научно-популярный фильм "Механика головного мозга" /1926/.
Экранизация Пудовкиным романа Горького "Мать" /1926/ стала наряду с "Броненосцем "Потемкиным" Эйзенштейна крупнейшим достижением отечественной кинематографии 1920-х годов. Следующие работы Пудовкина - "Конец Санкт-Петербурга" /1927/ и "Потомок Чингисхана" /1928/ - продолжали и развивали режиссерские принципы, найденные в этом фильме. В 30-е годы поставил отмеченные экспериментаторскими поисками в области новых выразительных средств фильмы: немой - "Простой случай" /1932/ и звуковые - "Дезертир" /1933/ и "Победа" /1938/. Среди других фильмов: "Минин и Пожарский" /1939/, "Суворов" /1941/, "Адмирал Нахимов" /1947/, "Возвращение Василия Бортникова" /1953/. Многие его фильмы получили премии международных кинофестивалей.
В течение всего творческого пути Пудовкин не прекращал актерской деятельности. Среди его ролей в кино Федя Протасов в "Живом трупе" /1929/, Юродивый в "Иване Грозном" /1-я серия, 1945/.
Пудовкин известен и как теоретик кино. В его трудах нашли отражение главные проблемы киноискусства: определение специфики кино, теория монтажа, система работы с типажом и актером, проблема звука в кино. Он трижды лауреат Государственной премии СССР.
Похоронен на Новодевичьем кладбище. Именем Пудовкина в 1961 названа улица /в районе Мосфильмовской улицы/.