Claude Pinoteau est le frère de Jack Pinoteau, lui-même réalisateur, et d'Arlette Merry et de deux autres sœurs, Suzanne et Colette. Leur père, Lucien, était régisseur. Il est le père de la comédienne Karine Pinoteau.
Il doit attendre 1973 pour réaliser son premier long-métrage, Le Silencieux, un drame d'espionnage avec Lino Ventura et inspiré d'un roman de Francis Ryck. Ce premier film sera un succès, tout comme son long-métrage suivant, La Gifle, une comédie de mœurs abordant le thème du conflit des générations et dans laquelle Ventura tient à nouveau la vedette aux côtés d'une Isabelle Adjani à ses débuts. En 1974, la Gifle obtient le Prix Louis-Delluc. Pinoteau fait de nouveau appel à Lino Ventura à deux autres reprises pour L'Homme en colère, sorti en 1979 et tourné au Québec, et La Septième Cible, lancé en 1984.
Au début des années 1980, Pinoteau signe La Boum, une autre comédie de mœurs centrée sur une adolescente. Le film, qui révèle Sophie Marceau, alors âgée de 14 ans, connait un énorme succès et engendrera une suite, La Boum 2, lancée deux ans plus tard et qui atteindra le même niveau de popularité. Pinoteau retrouvera Sophie Marceau en 1988 avec L'Étudiante, qui n'est pas la suite directe de La Boum, mais se situe dans le même esprit.
