Inizialmente influenzato da Wim Wenders (che gli ha regalato la pellicola avanzata dal suo Lo stato delle cose e ha utilizzato le musiche del suo gruppo new wave Del Byzanteens), dal suo sguardo apparentemente neutro, oltretutto raffreddato da un elegante bianco e nero, per osservare umanità e luoghi di preferenza marginali e periferici, il regista di Akron (ma d'adozione newyorkese) ha poi aggiunto nel tempo un particolare humour e un gusto nel raccontare, che ricorda una certa felice narrativa americana sospesa tra l'ironia, il minimalismo e la citazione pulp.
Il regista indipendente ha esordito nello spettacolo lavorando come assistente alla produzione per il suo maestro Nicholas Ray in Lampi sull'acqua (1980); e chiaramente debitrici di quell'estetica sono le sue prime opere Permanent Vacation (1980) e Stranger Than Paradise (1984), realizzato in maniera amatoriale tra mille problemi di finanziamenti. Già con Daunbailò (1986), forse anche per la presenza di uno stralunato Roberto Benigni, il suo cinema è sembrato, pur nel rigore della forma, quasi sciogliersi verso un umorismo più coinvolgente. Così è stato in Mystery Train (1989), una trilogia di racconti tutti ambientati a Memphis, là dove era iniziata la carriera di Elvis Presley. Con Taxisti di notte (1992) ha continuato la strada del film a episodi, uniti dal filo conduttore della professione dei protagonisti di ogni capitolo, ambientando le diverse parti del film in varie località del globo. Più riuscito il successivo Dead Man (1995), un curioso anti-western spiritualista. Dopo Year of the Horse (1997), una rivisitazione documentaristica della musica dello storico gruppo rock Crazy Horse, nel 1999 ha diretto Ghost Dog - Il codice del samurai, un film venato di allegria, elegante e un po' surreale. Del 2003 l'uscita del film a episodi iniziato negli anni '80 Coffee and Cigarettes , manifesto della sua poetica minimalista fatta di quotidianità e semplicità. Broken Flowers (2005), ha messo in scena invece uno svogliato Bill Murray che, scopertosi padre a cinquant'anni, parte alla ricerca della possibile madre tra le fiamme del suo passato in un malinconico on the road attraverso la provincia americana.
Inoltre dopo il thriller inedito in Italia The Limits of Control (2009), nel 2013 presenta in concorso al Festival di Cannes una bizzarra storia vampiresca, Only Lovers Left Alive con Mia Wasikowska, Tilda Swinton e John Hurt.
Da segnalare anche la divertita e occasionale attività del cineasta come attore, degna di nota almeno in Straight to Hell (1987) di Alex Cox, Leningrad Cowboys Go America di Aki Kaurismäki, Lama tagliente di Billy Bob Thornton e in Blue in the Face (1996) di W. Wang e P. Auster.
Nel 2016 Jarmusch porterà al Festival di Cannes ben due film, l'atteso documentario sul suo amico Iggy Pop, Gimme Danger, e Paterson, in cui un abitudinario Adam Driver, autista di autobus, e sua moglie hanno diverse visioni della vita. Torna tre anni dopo invece con un l'horror I morti non muoiono.