Après des études au Collège Ahuntsic et à l'Université du Québec à Montréal, Bourgeon commence sa carrière de cinéaste en tant que réalisateur de publicités. En 1982, il réalise son premier court métrage, "Le Cul des choses", qui remporte le prix Jutra du meilleur court métrage au Gala Québec Cinema.
En 1985, il co-écrit et coréalise avec André Forcier le film "Au nom de la loi" qui remporte le Grand Prix au Festival international du cinéma francophone de Namur en Belgique. En 1987, il réalise son premier long métrage "La Loi souveraine", pour lequel il reçoit le prix Jutra du meilleur réalisateur.
En 1993, Bourgeon réalise son deuxième long métrage "Le Violon rouge", qui connaît un grand succès critique et commercial en France. Le film est sélectionné pour représenter le Canada aux Oscars de la meilleure adaptation cinématographique d'une œuvre étrangère.
En 1996, il réalise "Le Dernier Souffle" qui remporte le prix Jutra du meilleur réalisateur et du meilleur film. En 2004, il réalise "La Marquise de Sade" pour la télévision.
En 2006, il co-écrit et coréalise avec Denis Villeneuve le film "Maelström", qui remporte le prix Jutra du meilleur film. En 2015, il réalise "L'Accord de l'ombre" qui est sélectionné pour représenter le Canada aux Oscars de la meilleure adaptation cinématographique d'une œuvre étrangère.
Jean-Marc Bourgeon a été récompensé plusieurs fois au cours de sa carrière, dont trois fois au Gala Québec Cinema et cinq fois au prix Jutra. Il est reconnu comme l'un des réalisateurs canadiens les plus talentueux de la scène cinématographique francophone.