Nato nei paesi Baschi e appassionato di cinema fin da adolescente, Medem gira brevi film in Super 8. Da ragazzo intraprende l'attività di critico cinematografico e scrive su diversi periodici spagnoli; contemporaneamente, interessato a indagare il lato più oscuro degli essere umani, studia psichiatria e si laurea in medicina nel 1985. Non abbandona il suo sogno infantile di diventare regista, e i suoi primi cortometraggi vengono premiati in diversi festival, convincendolo a intraprendere l'attività a tempo pieno, dopo aver fatto il montatore e l'assistente alla regia per parecchi anni.
Una giovane promessa del cinema spagnolo
Il suo esordio, Vacas (1992), segue la faida drammatica fra due famiglie lungo il corso di tre generazioni; il film è un grande successo in patria e conquista il Goya come miglior regista emergente. Autore a tutto tondo, il basco Medem firma sempre regia, sceneggiatura e montaggio delle sue opere; l'anno seguente dirige La ardilla roja; nel 1996 il surreale Tierra, ispirato ai lavori di Luis Buñuel, segna la sua consacrazione, partecipando al Festival di Cannes.
Successi e polemiche
I successivi Gli amanti del circolo polare e Lucìa y el sexo sono grandi successi in Spagna. Il primo ottiene incassi da record al box office, con più di un milione di spettatori; il secondo lancia la stella iberica Paz Vega, poi adottata da Hollywood. Nel 2003, Medem abbandona le tematiche sentimentali ed erotiche dei suoi film precedenti per dedicarsi a un argomento più controverso: il documentario La pelota vasca. La piel contra la piedra, incentrato sul nazionalismo basco, suscita molte polemiche ma anche un buon riscontro critico. Nel 2007 torna a raccontare le vicissitudini amorose e i tortuosi sentieri del desiderio di una giovane donna con Chaotic Ana, ambientato a Madrid, che ha partecipato in concorso alla Festa del Cinema di Roma 2007. Nel 2010 torna alla regia con Habitacion en Roma (Room in Rome), il suo primo film girato in inglese, e nel 2012 dirige insieme ad altri 6 registi internazionali 7 Days in Havana, presentato in anteprima a Cannes. In seguito, nel 2015, dirige Penelope Cruz nei panni di una madre coraggiosa in Ma ma - Tutto andrà bene.
