Nace el 12 de abril de 1956, en Río de Janeiro, hijo del banquero y embajador Moreira Salles y hermano del también cineasta João Moreira Salles. Walter Salles creció en Francia y luego en Estados Unidos, antes de asentarse definitivamente en Brasil. Había estudiado economía primero y Comunicación Audiovisual en la Universidad de California. Salles se impone en la industria cinematográfica, y antes en la televisiva, como director de documentales de éxito, precisamente en el período de mayor crisis del audiovisual brasileño, es decir, desde el final de los años ochenta hasta los primeros años de los noventa.

Su primer corto data de 1985 y se titula Krajcberg, O poeta dos vestígios. En 1985 inaugura también, junto a su hermano, la productora VideoFilmes. Alternando con largometrajes, Salles realizaría luego otros cortos como Socorro Nobre (1995) y Adão ou Somos todos filhos da terra (1999).

La mirada a la búsqueda de identidad de los brasileños, el exilio, y la violencia de la marginalidad aparecen como sus principales temas en su debut, el thriller ambientado en Río de Janeiro Arte mortal (1991). A pesar de que su actividad como documentalista (una mirada que nunca perdió del todo aunque se dedicara posteriormente a la ficción) se desarrolla en Europa sobre todo, a su regreso a Brasil se dedica a la ficción, y muy pronto consigue realizar algunos de los mejores largometrajes de ese periodo: Tierra extranjera (1995), codirigido con Daniela Thomas y ganador de varios premios internacionales, Tierra extranjera significa el renacimiento de la cinematografía brasileña, luego de un oscuro periodo de crisis.

A continuación, Salles realiza Central do Brasil (1998), el filme brasileño más internacional de todos los tiempos, y ganador de un Oso de Oro en Berlín, del Premio Especial del Jurado en La Habana, de una candidatura al Oscar como mejor filme extranjero, al premio BAFTA, de Gran Bretaña y al César francés, entre otros. En ese mismo año se estrena Midnight, que escribió y dirigió, y que alcanzaría los premios máximos en el evento Cinema Brasil. Para nada descendió en los niveles de calidad con su siguiente obra, Abril despedazado, premiado también con numerosos galardones.

Su próximo gran éxito retumbó en las cuatro esquinas del mundo, algo completamente inusual para una película brasileña. En 2004, en coproducción con Argentina, Chile y Estados Unidos, produjo Diarios de motocicleta, hablada en español, y a partir de las experiencias juveniles de Che Guevara, de viaje con su amigo Alberto Granados por varios países sudamericanos. El filme obtuvo una nominación al Independent Spirit Award.  

Las más recientes experiencias de Salles dan cuenta de su realización, en Hollywood, del remake del filme de terror japonés Dark Water, y de la producción del largometraje brasileño Hermanas. Aunque muchos le reprochan al director el interés comercial de sus proyectos, o los muchos contactos y aplausos que ha cultivado en Estados Unidos, todo ello se ha revertido en provecho de una filmografía que exalta los valores nacionales, y que ha contribuido al desarrollo concreto del cine nacional mediante la promoción de nuevos valores. Suele trabajar frecuentemente con la directora Daniela Thomas y con el director de fotografía Walter Carvalho. Salles es protagonista indispensable del mundo audiovisual latinoamericano.