W 1991 r. został absolwentem uniwersytetu Harvard (Cambridge, USA). Rok później ukończył reżyserię na AFI Conservatory, oddziale Amerykańskiego Instytutu Filmowego (Los Angeles, USA).

Odrzucił propozycję wyreżyserowania filmu "Batman - Początek", którym ostatecznie zajął się Christopher Nolan.

Był kandydatem do reżyserii filmu "Fighter". Ostatecznie za kamerą stanął David O. Russell.

Od 2005 r. do 2010 r. był zaręczony z Rachel Weisz z którą ma syna - Henry'ego Chance'a (ur. 31.05.2006 r.).

Był członkiem jury na festiwalu Sundance w 2001 r.

Jest synem Charlotte i Abrahama Aronofsky'ego.

Ma starszą siostrę.

Wyreżyserował następujące teledyski:
- 1999 r. - "Pi R Squared" - Clint Mansell;
- 2011 r. - "The View" - Lou Reed & Metallica.

Był kandydatem na stanowisko reżysera filmu "Człowiek ze stali". Ostatecznie angaż otrzymał Zack Snyder.

Zrezygnował z wyreżyserowania filmu "The Wolverine" tłumacząc się długą rozłąką z rodziną. Ostatecznie zastąpił go James Mangold.

Na wstępnym etapie produkcji był zatrudniony jako reżyser filmu "RoboCop". Ostatecznie jednak zrezygnował, a jego miejsce zajął José Padilha.

Wyreżyserował następujące reklamy:
- 2007 r. - kampania antynarkotykowa organizacji Montana Meth Project;
- 2011 r. - kosmetyki firmy Revlon, kampania antynarkotykowa organizacji Montana Meth Project;
- 2012 r. - maskara Noir Couture marki Givenchy, domy towarowe Kohl's.

Ubiegał się o wyreżyserowanie filmu "Aeon Flux". Ostatecznie angaż otrzymała Karyn Kusama.

Był jednym z kandydatów na reżysera filmu "Czarownica", jednak ostatecznie zaangażowany został Robert Stromberg.

Był brany pod uwagę do wyreżyserowania filmu "Serena". Ostatecznie angaż otrzymała Susanne Bier.

W 1999 roku miał być reżyserem filmu "Ciśnienie", do którego współtworzył scenariusz. Ostatecznie jednak nakręcił wtedy "Requiem dla snu", natomiast za kamerą "Ciśnienia" (powstał kilka lat później) stanął David Twohy.

Był jednym z kandydatów na reżysera filmu "Watchmen. Strażnicy", jednak ostatecznie zaangażowany został Zack Snyder.

W 2015 roku był przewodniczącym jury 65. Międzynarodowego Festiwalu Filmowego w Berlinie (Niemcy).

Początkowo miał wyreżyserować film "Jackie". Ostatecznie angaż otrzymał Pablo Larraín.

Początkowo był brany pod uwagę jako reżyser filmu "Untitled Batman Reboot". Angaż otrzymał Ben Affleck, zaś po jego rezygnacji reżyserem został Matt Reeves.

W 2013 roku prowadził rozmowy w sprawie reżyserii filmu "Czerwona jaskółka", jednak w 2014 roku zrezygnował z udziału w projekcie. Ostatecznie za kamerą stanął Francis Lawrence.

W 2024 roku uzyskał wraz z siostrą polskie obywatelstwo.