Karadeniz Teknik Üniversitesi Mimarlık bölümünden mezun oldu. Sinemaya ödüllü kısa filmleriyle başlayan Yeşim Ustaoğlu ilk çıkışını 1994 yılında çektiği "İz" filmiyle yaptı. İstanbul, Köln, Nürnberg film festivallerinden en iyi film ödülleriyle dönen "İz" filmini 1999 yılında çektiği "Güneşe Yolculuk" filmi izledi. "Güneşe Yolculuk" filmiyle Berlin Film Festivali’nde aldığı, En İyi Avrupa Filmi – Mavi Melek ve Heinrick Böll Barış Ödüllerinin yanısıra, İstanbul Film Festivali ve Ankara Film Festivali dahil ulusal ve uluslararası alanda çok sayıda ödüller aldı. 2003 yılında uzun metrajlı film ve belgesel yapımları gerçekleştirmek, uluslararası projelere line prodüksiyon hizmeti vermek amacıyla Ustaoğlu Film'i kurdu. Güneşe Yolculuk’u, 2004 yılında çektiği "Bulutları Beklerken" filmi izledi. Bulutları Beklerken, DAAD (senaryo geliştirme bursu) ile başladığı serüvenine NHK Uluslararası Film Yapımcıları ödülü, İstanbul Film Festivali Jüri Özel ve En İyi Kadın Oyuncu ödülleriyle birlikte aldığı diğer uluslararası ödüllerle devam etti. 2006 Selanik Film Festivalinde "Crossroad – En İyi Proje Ödülü" nü alan son filmi "Pandora’nın Kutusu" 2008 yılında tamamlandı.San Sebastian Uluslararası Film Festivali'nde En İyi Film “Altın İstiridye” ve En İyi Kadın Oyuncu “Gümüş İstiridye” ödüllerini kazandı. Bir çok Uluslararası festivallerde ödüller aldı ve pek çok ülkede vizyona girdi. Son olarak Türkiye-Almanya ve Fransa ortak yapımlı Araf'ı çeken usta yönetmen bir çok uluslararası film festivalinden ödüllerle taçlandırdı sinema serüvenini.