Guillermo del Toro Gómez a Mexikó nyugati szegletében található Guadalajarában született 1964-ben. Nyolcévesen már rövidfilmeket forgatott apja Super 8-as kamerájával, és képregényeket rajzolt. A Guadalajarai Egyetem filmművészeti karán diplomázott, majd más mexikói filmesek mellett, mint például Alfonso Cuarón több epizódot írt és rendezett a mexikói Hora marcada című televíziós sorozathoz. 1985-ben elindította saját, speciális effektusokkal foglalkozó cégét, a Necropiát, és egyik alapítója lett a Guadalajarai Nemzetközi Filmfesztiválnak.
Első játékfilmjét, a Cronos című vámpírhorrort 1992-ben mutatták be, amelyet mind a hazai, mind a nemzetközi kritikusok elismeréssel fogadtak, Cannes-ban különdíjat is kapott. Öt évvel később jelent meg a Mira Sorvino és Jeremy Northam főszereplésével készült Mimic – A júdás faj, amelyet az amerikai Miramax stúdió támogatásával forgatott. A forgatás során sok kellemetlenség érte a filmstúdió részéről, ezért megalapította saját produkciós cégét, a The Tequila Ganget. A filmmel egy időben Mexikóban elrabolták az apját, és egymillió dollár váltságdíjat követeltek a családtól. Miután két hónap fogság után szabadon engedték, Guillermo egész családjával együtt az Egyesült Államokba költözött.
Következő filmje egy spanyol polgárháborús szellemtörténet, az Ördöggerinc (2001) volt, majd tett még egy próbát Hollywooddal, és megrendezte a Penge 2 vámpírakciófilmet Wesley Snipesszal a főszerepben. 2004-ben mutatták be a szintén képregényen alapuló Pokolfajzatot (Hellboy) Ron Perlmannal a címszerepben, amelyet négy évvel később követett a Hellboy 2. – Az Aranyhadsereg című folytatás.
Egyik legismertebb filmje A faun labirintusa, amelynek premierjére a 2006-os cannes-i filmfesztiválon került sor. A Franco-diktatúra idején játszódó alkotás többek közt elnyerte a legjobb sminkért, a legjobb díszletért és legjobb operatőri munkáért járó Oscar-díjat, továbbá a legjobb idegen nyelvű filmnek járó BAFTA-díjat. Ezt követően felkérték, hogy rendezze meg J. R. R. Tolkien A hobbit című regényének – eredetileg kétrészesre tervezett – filmadaptációját, azonban az MGM pénzügyi gondjai miatt elállt a rendezés jogától. Társíróként azonban szerepelt a végül három részre bontott Hobbit-sorozatban, a Váratlan utazásban (2012), a Smaug pusztaságában (2013) és Az öt sereg csatájában (2014).
2015-ben mutatták be a Bíborhegy című gótikus románcát Mia Wasikowskával és Jessica Chastainnel a főszerepben. Két évvel később került mozikba A víz érintése című romantikus fantasyje, amely a legjobb filmnek járó Oscar-díjon felül többek közt elnyerte a Velencei Filmfesztivál Arany Oroszlán-díját is, Del Toro pedig megkapta a legjobb rendezőnek járó Oscar- és Golden Globe-díjakat. Alkotása továbbá megkapta a legjobb rendezőnek, a legjobb produkciós tervezésnek és a legjobb eredeti filmzenének járó BAFTA-díjat is. A film sikerét némileg beárnyékolta, hogy a néhai Paul Zindel Pulitzer-díjas író fia plágiummal vádolta meg Del Torót, állítása szerint a film alapötletét apja egy 1969-ben bemutatott színdarabjából vették, azonban a rendező mindezt cáfolta.
2021-ben mutatták be a Bradley Cooper, Cate Blanchett és Toni Collette főszereplésével készült Rémálmok sikátorát, amelyet négy Oscar-díjra jelöltek, köztük a legjobb film kategóriában. Következő alkotása, a 2022-ben bemutatott Pinokkió című animációs film elnyerte a legjobb animációs filmnek járó Oscar- és Golden Globe-díjat, valamint az amerikai filmkritikusok díját is (Critics Choice Awards). Jövőre mutatják be következő filmjét, a Mary Shelley regényén alapuló Frankensteint, amelyben olyan színészek játszanak majd, mint Oscar Isaac, Christoph Waltz vagy Jacob Elordi.
Az utóbbi években olyan tévésorozatokban is közreműködött, mint a The Strain – A kór, a Trollvadászok, a Varázslók: Arcadia meséi és a Guillermo del Toro: Rémségek tára.
Guillermo del Torót a Time magazin 2018-ban a világ száz legbefolyásosabb embere közé választotta, a következő évben csillagot kapott a hollywoodi Hírességek sétányán, 2022-ben pedig a hollywoodi kritikusok szervezetének filmes életműdíjával ismerték el.
