Trabalha como continuísta nos estúdios da Multifilmes e como assistente de direção na Companhia Vera Cruz. Participa da produção de Rio 40 Graus (1954) e de Rio Zona Norte (1957), de Nelson Pereira dos Santos. Em 1958 faz O Grande Momento, seu filme de estréia como diretor, que utiliza a linguagem do neo-realismo italiano para retratar os problemas brasileiros. Para Santos, o significado e a poesia devem ser extraídos do cotidiano, da vida dos simples e dos humildes.
Nos anos seguintes realiza curtas-metragens sob encomenda. Em 1966 passa a ensinar cinema e roteiro na Escola Superior de Comunicações de São Luís, no Maranhão, e em 1969 na Escola de Comunicações e Artes da Universidade de São Paulo (USP).
Volta aos longas-metragens com A Hora e a Vez de Augusto Matraga (1965), até hoje considerada a melhor adaptação para a tela de uma obra de Guimarães Rosa, e O Homem Nu (1967), baseado em conto de Fernando Sabino. Na década de 70 dirige, entre outros, os longas Um Anjo Mau (1971) e Os Amantes da Chuva (1978), considerado uma das obras-primas do cinema nacional.
Seu último filme é Quincas Borba (1986), uma adaptação do romance homônimo de Machado de Assis para os dias atuais. Morre em São Paulo, vítima de infarto.