Nació en Varsovia en 1957. A la edad de 14 años dejó Polonia instalándose finalmente en Inglaterra, donde estudió literatura y filosofía en Londres y Oxford antes de comenzar su carrera en el cine.

En la década de los 80 realizó, entre otros documentales, De Moscú a Petushki sobre el escritor de culto ruso Venedikt Erofeev, ganador de un Emmy y un premio de la Royal Television Society, Los Viajes de Dostoievski, Epopeyas serbias y Tropezando con Zhirinovsky, presentados en distintos festivales y ganadores de prestigiosos premios.

La transición de Pawlikowski a la ficción fue en 1998 con Twockers, película híbrida de 50 minutos que co-escribió y co-dirigió junto a Ian Duncan. Escribió y dirigió los largometrajes Last Resort en 2001 y My Summer of Love en 2004, ganadores del premio BAFTA, el premio Michael Powell a la Mejor Película Británica en Edimburgo y muchos otros premios.

En 2013 su película Ida ganó el Premio a Mejor Película en el Festival de Cine de Londres y el Oscar a Mejor Película Extranjera.