Figlio di Luigi Muccino, dirigente Rai, e di Antonella Cappuccio, costumista e pittrice, Gabriele Muccino, dopo aver ottenuto la maturità classica al liceo Mamiani, si iscrive alla facoltà di lettere dell'Università degli Studi di Roma "La Sapienza", ma abbandona quasi subito gli studi universitari per avvicinarsi al cinema, offrendosi in qualità di assistente volontario e frequentando il Centro sperimentale di cinematografia di Cinecittà nel corso di regia.[1] Tuttavia, come riportato nel suo libro La vita addosso, abbandona dopo un anno. Per anni dirige mini docu-fiction della durata di sette minuti, che ricostruiscono incidenti realmente avvenuti e terminati a lieto fine, per il programma Ultimo minuto di Rai 3. Grazie a questa lunga esperienza Muccino avrà modo di esplorare e trovare un suo stile personale di racconto, che svilupperà in seguito negli anni in cui diverrà un cineasta.
Dopo Ultimo Minuto, nel 1997, realizza documentari sulla savana africana in Kenya, Tanzania e Sudafrica, che considera un'esperienza estremamente formativa e indimenticabile. Al suo ritorno realizza il cortometraggio Io e Giulia, interpretato da Gabriele Corsi e Stefania Rocca. Un anno dopo, grazie a quel cortometraggio, nato come sorta di trailer del primo film che si sentiva pronto a realizzare, si rivolge al produttore Domenico Procacci, proponendogli il copione di Ecco fatto. Nato come film TV e poi destinato al cinema, Ecco fatto è in concorso al Torino Film Festival, ricevendo una buona accoglienza da parte della critica.
Il successo arriva con la pellicola successiva a Ecco fatto, Come te nessuno mai (1999), nel quale debutta come attore il fratello Silvio. Parzialmente autobiografico, il film è un ritratto dell'adolescenza di alcuni ragazzi di un liceo romano e riscuote un ottimo successo alla Mostra del Cinema di Venezia.
Il successo in Italia
Nel 2001 L'ultimo bacio, una cinica e disillusa riflessione sulle difficoltà nella vita di coppia della sua generazione, lo consacra come uno dei protagonisti della scena cinematografica italiana. Il film ottiene un eccezionale incasso al botteghino, 13 milioni di euro (dati Cinetel) e resta nelle sale cinematografiche per sei mesi, un evento a cui il cinema italiano da tempo non assisteva. Si aggiudica cinque David di Donatello 2001, tra cui il David di Donatello per il miglior regista. Nel 2002 il film ottiene un buon successo anche all'estero, in particolare in Europa, e nel gennaio dello stesso anno è presentato oltreoceano al Sundance Film Festival, dove vince il premio del Pubblico. Distribuito anche negli Stati Uniti durante l'estate successiva, è inserito dalla celebre rivista di cinema Entertainment Weekly tra i dieci migliori titoli dell'anno.
Il successo del film induce a un remakehollywoodiano, The Last Kiss, diretto da Tony Goldwyn, del quale Muccino è tra i produttori, considerato universalmente inferiore all'originale italiano. Nel 2003 esce il nuovo e atteso film, Ricordati di me, che ottiene anch'esso un ottimo riscontro (10 milioni di euro, dati Cinetel).
In America
Muccino sbarca a Hollywood per dirigere La ricerca della felicità (2006) per il quale Will Smith viene candidato all'Oscar come miglior protagonista e Sette anime (2008), entrambi con Will Smith protagonista, che è anche produttore delle due pellicole e ha personalmente scelto Muccino, dopo aver visto i suoi film precedenti. I due film, dal budget di circa 55 milioni di dollari ciascuno, incassano rispettivamente 300 e 170 milioni di dollari in tutto il mondo.
Nel 2015 esce Padri e figlie, che ha come protagonisti l'attore premio OscarRussell Crowe e Amanda Seyfried. La distribuzione decide tra le prime di uscire in poche sale cinematografiche e contemporaneamente su piattaforma TV.
Ritorno in Italia
Nel 2015 dirige anche il suo decimo film: L'estate addosso (Summertime), una produzione italiana (Indiana Production Company in collaborazione con Rai Cinema) in lingua prevalentemente inglese; è la storia di due adolescenti italiani che dopo l'esame della maturità vanno a trascorrere l'estate negli Stati Uniti dove si ritroveranno a fare una esperienza formativa e di definizione delle loro vite.
Nel 2021 realizza per Sky la serie tratta dall'omonimo suo film A Casa tutti bene - La serie, di cui è direttore artistico, regista e sceneggiatore. La serie si sviluppa in due stagioni da 8 episodi di 50 minuti ciascuna.
Nel 2024 debutta come attore interpretando se stesso nella seconda stagione della serie di Sky Call My Agent - Italia e torna al cinema realizzando Fino alla fine, con Elena Kampouris, Saul Nanni e Lorenzo Richelmy, storia di una ventenne americana in vacanza in Sicilia che si troverà travolta in una sola notte in una spirale tra amore e crime. Prodotto da Leone film, Muccino gira il film in due lingue con lo stesso cast: sia in inglese che in italiano. In inglese la versione internazionale e l'altra quasi integralmente in italiano in cui la protagonista americana, interagisce con i siciliani parlando in italiano.
