Андрей Сергеевич Смирнов родился 12 марта 1941 года в Москве в семье известного советского писателя Сергея Смирнова. Посвятить себя кинематографу решил ещё в юности, и после окончания школы Андрей поступил во ВГИК, где учился режиссерскому ремеслу у патриарха отечественного кино Михаила Ромма.
Решив идти по стезе режиссуры, Андрей много снимался и сам, в основном в эпизодах. Уже в 19 лет Смирнов дебютировал на экранах как актер в фильме «Слепой музыкант» (1960). В 22 года он впервые выступил как режиссер и сценарист – короткометражным фильмом «Эй, кто-нибудь» (1963) – криминальной драмой, рассказывающей о бродяге, обвиненном в изнасиловании. Другим авторским проектом Смирнова стала лента «Пядь земли» (1964) с Александром Збруевым в главной роли. Лента рассказывает о том, как юный лейтенант и бывалый комбат держат оборону на крохотном плацдарме военным летом 1944-го года.
Народная слава и любовь пришли к 30-летнему Андрею Смирнову, когда он представил советскому зрителю ленту «Белорусский вокзал» по сценарию Вадима Трунина. Фильм стал одним из главных хитов 1971 года, вошёл в золотой фонд военного кино, притом, что самой войны на экране нет, но есть её тяжёлое эхо. Драма со звёздным актёрским составом повествовала о встрече фронтовых друзей спустя четверть века после победы, по случаю похорон их бывшего командира. Лента отличается мощнейшим эмоциональным зарядом, зрители плакали вместе с великими актёрами, а песня «Нам нужна одна победа» Булата Окуджавы в исполнении Нины Ургант стала самой популярной патриотической песней Дня Победы. Картину оценило и кинематографическое сообщество. В 1971-м фильм был удостоен Главной премии на I Фестивале современной кинематографии в Карловых Варах. Кроме того, лента навсегда вошла в историю советского кино и до сих пор остается одним из лучших фильмов, посвященных теме Великой Отечественной войны.
После триумфа «Белорусского вокзала» Андрей Смирнов снял еще два картины – «Осень» (1974) и «Верой и правдой» (1979). А затем исчез как кинорежиссер на более чем 30 лет. Столь значительный перерыв Андрей Сергеевич объяснял несогласие с политикой худсовета СССР. Смирнов признавался, что испытывал сильное давление, в том числе и со стороны тогдашнего министра культуры Екатерины Фурцевой. Впрочем, Андрей Смирнов не прекращал все это время сниматься в кино. Зритель запомнил его по фильмам «Мечты идиота» (1993), «Замок» (1994), «Мания Жизели» (1996) и другим картинам. Одной из самых ярких ролей Смирнова стал Иван Бунин, известный российский писатель, которого актер сыграл в фильме Алексея Учителя «Дневник его жены» (2000). За свою работу Андрей удостоился множества престижных наград. Примечательно, что сценарий к этой картине писала дочь Андрея – Авдотья Смирнова.
В 2011-ом году 70-летний режиссер поразил киносообщество, презентовав свой новый фильм после длительного молчания – «Жила-была одна баба» (2011). Смирнов написал и снял историю одной неграмотной крестьянки и ее жизни. «Это история женщины-крестьянки и четырех ее мужиков, история ее частной женской жизни. Все происходит в глухой тамбовской деревне. Среди 70 персонажей не обнаружилось ни одного интеллигента. Начинается действие со свадьбы в 1909 году, а заканчивается в 1921-м разгромом большевиками Антоновского восстания», – говорит режиссер. Драма произвела фурор, получив 6 премий национальной награды «Ника»: за лучший фильм, сценарий, костюмы, женскую роль и пр. В том же году актер появился в главной роли Владимира, которого умерщвляет его супруга-мещанка, в драме Андрея Звягинцева «Елена» (2011). Картина была тепло принята Каннским кинофестивалем.
В 2013-2014 годах Андрей Смирнов трудится над новым проектом — документальным сериалом «Свобода по-русски», посвященным столетию парламента. Эта работа напомнила о таланте режиссёра писать хорошие сценарии, но больший эффект произвела постановка «Француз» (2019), посвящённая памяти советского диссидента Александра Гинзбурга. Отзывы о фильмы были самыми разными, но компетентное жюри рассыпалось в аплодисментах. Смирнов заслужил очередную премию «Ника», еще три достались самому фильму, а также исполнителям главной мужской роли и женской – второго плана.
Почтенный возраст не мешает Смирнову по-прежнему активно сниматься в кино. Так, Андрей Сергеевич отметился в биографической драме «Вертинский» (2021), а также в долгожданной экранизации романа Виктора Пелевина «Ампир V» (2022), премьера которой по разным причинам неоднократно откладывалась. В не менее ожидаемом сериале «Химера» по сценарию знаменитого Олега Маловичко Смирнов сыграл лидера преступной группировки.
Андрей Смирнов женат вторым браком на актрисе Елене Прудниковой, от которой имеет троих детей. Первой супругой Смирнова была актриса Наталья Рудная, которая родила от него дочь Авдотью. Зятем Андрея Сергеевича является небезызвестный политик Анатолий Чубайс.