Regista, sceneggiatore e drammaturgo newyorkese, Lonergan ha iniziato la sua carriera scrivendo e ha debuttato dietro la macchina da presa nel 1999 con il film Conta su di me (Gran premio della Giuria al Sundance), che ha ottenuto due nomination ai premi Oscar. Sono passati diversi anni prima di riuscire a vedere il film dalla lavorazione travagliata Margaret (2011). Torna nel 2016 con il drammatico Manchester by the Sea, presentato in vari festival (tra cui London Film Festival, Toronto Film Festival e Festa del Cinema di Roma) e interpretato da Casey Affleck e Michelle Williams. Il regista ha vinto l'Oscar per la migliore sceneggiatura, mentre Casey Affleck si è aggiudicato l'Oscar e il Golden Globe come miglior attore.
È stato co-autore della sceneggiatura di Terapia e pallottole e Gangs of New York (nel 2002 nominato per il WGA® e il Premio Oscar® per Miglior Sceneggiatura). Fra i suoi testi vanno ricordati anche la piece teatrale "This Is Our Youth" (1996), nominata per Miglior Testo al Drama Desk e nel 2015 per un Tony Award® come Miglior Riallestimento, "The Waverly Gallery" (2000), finalista per il Premio Pulitzer; "Lobby Hero" (2001), nominato per Miglior Spettacolo per il Drama Desk e per l'Outer Critics Circle, e nel 2002 nominato all'Olivier Award per l'allestimento al West End; "The Starry Messenger" (2009), e "Medieval Play" (2012).
Vive a New York con la moglie, attrice e in qualche caso collaboratrice, J. Smith-Cameron, e la loro figlia, Nellie.