广东潮阳人。生于上海，卒于北京。蔡楚生读过4年私塾，后以各种旧报纸作为课本，刻苦自学。1925年，在汕头参加店员工会，组织进业白话剧社，担任戏剧演出的编剧、导演、演员，并试写文章和绘画。1926年，和进业剧社的同人协助上海华剧影片公司在汕头拍摄外景，萌发了对电影的兴趣。1929年到上海，曾在几家影片公司当临时演员、剧务、美工、宣传、场记、置景、副导演、编剧，学习电影艺术的各门知识。同年，进入明星影片公司，任郑正秋的助理导演和副导演，协助拍摄了《战地小同胞》（1929）、《碎琴楼》（1930）、《桃花湖》（1930）、《红泪影》（1931）等6部影片。

1931年夏，加入联华影业公司，正式担任编剧、导演。先后创作了《南国之春》（1932）和《粉红色的梦》（1932），这两部作品有浓厚的感伤情调，脱离了当时的严酷现实，受到左翼电影工作者的善意批评。在此期间，蔡楚生与他人联合编导了反映“一·二八”抗日的故事片《共赴国难》（1932）。1933年，蔡楚生参加了中国电影文化协会，被选为执行委员，随后导演了影片《都会的早晨》，标志着他创作思想上的重大转变。1934年，编导影片《渔光曲》，以深刻的思想内容和强烈的艺术感染力轰动影坛，创造了当时中国影片卖座的最高纪录。在1935年2月举行的莫斯科国际电影节上获得荣誉奖，成为中国第一部在国际上获奖的影片。1935年后，相继导演了《新女性》（1935）、《迷途的羔羊》（1936）、《王老五》（1937）等影片。同时，还创作了《飞花村》《两毛钱》和《歌舞班》3个电影剧本。

抗日战争全面爆发后，蔡楚生由上海到香港，团结一部分粤语电影工作者，积极筹划拍摄抗战影片。1938年，连续编写了《血溅宝山城》和《游击进行曲》两部粤语电影剧本。之后，又编导了表现上海人民在沦陷区进行不屈斗争的影片《孤岛天堂》（1939）和歌颂香港工人热情支援抗战的影片《前程万里》（1940）。1945年，抗日战争胜利后，蔡楚生回到上海，参加联华影艺社和昆仑影业公司的创建，并任昆仑影业公司的编导。1947年，他与郑君里合作编导了《一江春水向东流》，这部影片再次创造了国产影片卖座的最高纪录，被誉为“中国电影发展途程上的一支指路标”。同年冬去香港，参加了推进华南电影的改进工作。

蔡楚生半身像

1949年到北平，出席中国文学艺术工作者代表大会和中国人民政治协商会议。中华人民共和国成立后，先后任中央人民政府文化部电影局艺术委员会主任和电影局副局长、中国电影工作者联谊会和中国电影工作者协会主席、中国文学艺术界联合会副主席等职。1956年，参加中国共产党。蔡楚生在担任电影领导工作期间，把全部心血献给了社会主义电影事业，对繁荣电影创作、提高电影艺术质量、培养电影专业队伍、开展电影理论研究和出版工作等方面都作出了有益贡献。1958年，他在珠江电影制片厂编导了影片《南海潮》（只完成上集，1963）。影片具有浓烈的时代气息和地方色彩，上映后受到观众的欢迎。

20世纪30～60年代，蔡楚生的电影创作，紧扣时代的脉搏，倾诉了人民的心声。他吸取中国古典章回小说的结构特点，创作的影片故事内容丰富、情节曲折、结构完整、层次分明、引人入胜。同时，他善于运用对比、呼应的艺术手法，把贫与富、美与丑、善与恶等两种截然不同的人物和生活场景组接成有鲜明对照意义的镜头，使其具有强烈的艺术感染力。而浓郁的生活气息和地方色彩，以及细腻的细节刻画，又使他的电影创作显出独特的风格。

蔡楚生除拍摄影片、担任电影领导工作之外，还发表过散文、杂文、电影理论、电影评论和回忆录等文章。《对分镜头剧本和文学剧本的一些看法》及《创作四题》等，阐述了他的实践体会和对电影艺术的精辟见解，具有重要意义。