Nacido en Chanteloup, Seine-et-Marne, Henri Cartier-Bresson pronto desarrolla una fuerte fascinación por la pintura, y particularmente por el movimiento surrealista. 

En 1932, tras pasar un año en Costa de Marfil, descubre su primera Leica – la pequeña cámara fotográfica que lo acompañaría desde entonces – comenzando así su pasión por la fotografía. En 1933 presenta su primera exposición en la Julien Levy Gallery de Nueva York. Esta primera muestra visitaría Madrid meses más tarde, presentándose en las salas del Ateneo. 

En años posteriores, colaboraría en varias películas de Jean Renoir.

Al estallar la segunda guerra mundial se alista en el ejército francés y en 1940 es capturado como prisionero de guerra. Tras pasar por varios campos de prisioneros, y en su tercer intento de fuga, logra huir en 1943 y se une a una organización clandestina, ayudando a prisioneros y fugitivos. 
En 1945 fotografía la liberación de Paris con un grupo de periodistas profesionales y rueda el documental Le Retour (El Regreso).

En 1947, con Robert Capa, George Rodger, David ‘Chim’ Seymour y William Vandivert, funda Magnum Photos. 

Tras tres años viajando por el continente asiático, en 1952 regresa a Europa, donde publica su primer libro, Images à la Sauvette (publicado en inglés como The Decisive Moment).

Cartier-Bresson explicó su acercamiento a la fotografía en los siguientes términos: «Para mí, la cámara es un cuaderno de esbozos, el instrumento de la intuición y la espontaneidad, la dueña del instante, que, en términos visuales, interroga y decide al mismo tiempo. Para “representar” el mundo hay que sentirse implicado en lo que se captura a través del visor. Esa actitud requiere concentración, sensibilidad y sentido de la geometría. La simplicidad de la expresión se logra mediante una economía de medios y olvidándose de uno mismo».

A partir de 1968 comienza a abandonar su actividad fotográfica, concentrándose en el dibujo y la pintura. 

En 2003, junto a su mujer y su hija, crea la Fundación Henri Cartier-Bresson en París para la preservación de su trabajo. Cartier-Bresson recibió un número extraordinario de premios y doctorados honoríficos.

Murió en su casa de la Provenza el 3 de agosto de 2004, a pocas semanas de su 96 cumpleaños.