Как актер дебютировал в 1942 году в небольшой роли в фильме «Вечерние посетители» Марселя Карне, картине ставшей одним из шедевров французского поэтического кино.

В 1943 году поступил в Институт кинематографии на факультет режиссуры монтажа.

В 1946 году в Германии он участвовал во фронтовом театре под руководством Андре Вуазена.

В том же году Рене был помощником режиссёра и режиссёром монтажа в фильме «Париж 1900». Режиссерским дебютом Алена Рене стал короткометражный документальный фильм «Ван Гог» (1947). 

В 1955 году вышел 30-минутный документальный фильм Рене «Ночь и туман». Ставший вехой в развитии мировой документалистики. Картина рассказывала о нацистских концлагерях и была построена на чередовании черно-белых и цветных кадров, обозначающих прошлое и настоящее. Картина удостоилась множества наград, в том числе Приза Жана Виго и Гран-при французского кино.

Тесные творческие узы связывали Рене с французскими писателями школы «нового романа».

В частности, в 1959 году на экраны вышел его фильм «Хиросима, любовь моя» по сценарию Маргерит Дюрас, а в 1961 году — «В прошлом году в Мариенбаде», сценарий к которому написал Ален Роб-Грийе. Обе картины, наряду с фильмом «Ночь и туман», являются наиболее известными работами Рене. 

«Хиросима, любовь моя» является шедевром поэтического кино, построенный как музыкальное произведение, он значительно расширил границы киноязыка. Не меньшее влияние на мировой кинематограф оказал и «В прошлом году в Мариенбаде», картина-сновидение, чье построение не поддается логическому осмыслению.

В число наиболее известных работ Рене входят также снятая по сценарию Хорхе Семпруна картина «Война окончена» о франкистской Испании и фильм «Стависки», посвященный жизни французского афериста Александра Стависки. Также стоит упомянуть картину Рене «Мой американский дядюшка».

Всего фильмография Алена Рене насчитывает около 20 полнометражных картин.

Режиссера не стало 1 марта 2014 года в Париже.