Lars Trier adıyla Kopenhag'ın Kongens Lyngby bölgesinde, Yahudi kökenli Ulf ve Inger Trier'in çocuğu olarak doğdu. Anne ve babası Nüdist olan Trier, çocukluğunda zaman zaman çıplaklar kamplarında bulundu. Gelişiminde 'duygular, inanç ve zevk' gibi özelliklere pek yer verilmeyen Trier, sonradan kendi yaptığı açıklamalara göre; genç yaşında, sinemayı, birçok şeyi öğrenmek üzere dış dünyaya açılan bir kapı olarak gördü. Kendisine hediye edilen "Super 8" kamera ile 11 yaşında kendi filmlerini çekmeye başladı ve lise öğrenimi boyunca bağımsız film kariyerine devam etti.

1979'da Danimarka Ulusal Film Okulu'na kabul edildi. Buradaki arkadaşları tarafından kibirli ve soylu biri gibi görüldüğünden Lars von Trier olarak anılmaya başlandı, Trier daha sonra Erich von Stroheim ve Josef von Sternberg gibi isimlere duyduğu hayranlıktan ötürü bu ismi kullanmaya başladı. 1989'da annesi ölmeden önce biyolojik babasının Ulf Trier değil, o zamanlar patronu olan Alman kökenli Fritz Michael Hartmann olduğunu söyledi, ancak Lars, biyolojik babasıyla birkaç kez görüştükten sonra onunla da teması kesti.

1984'te Avrupa üçlemesinin ilk filmi The Element of Crime, Cannes Film Festivali'nde teknik dalda ödül kazandı. Daha sonra Epidemic (1987) ve Europa (1991) filmleri takip etti.

1995'te Thomas Vinterberg ile yayınladığı manifestoyla Dogma 95 hareketini başlattı. 1996'da Dalgaları Aşmak, 1998'de The Idiots ve 2000'de Dancer in the Dark ile Altın Kalp (Golden Heart) üçlemesini tamamladı. 2003 yapımı Dogville ve 2005 yapımı Manderlay, Amerika'da gerçekleştirdiği prodüksiyonlar oldu.

2008 yapımı Antichrist ile Bunalım Üçlemesinin ilk filmini çekti. 2010 yapımı Melankoli bu filmi takip etti. Bu filmle katıldığı 64. Cannes Film Festivali'nde Hitler'e sempati duyduğunu ve onu anladığını söylemesiyle büyük tepki toplayan Trier, daha sonra yaptığı açıklamalardan ötürü özür diledi. Ancak von Trier festivalden uzaklaştırıldı. Buna rağmen Melancholia filminin başrol oyuncusu Kirsten Dunst, En İyi Kadın Oyuncu seçildi. von Trier daha sonra düzenlediği basın toplantısında Yahudilerle hiçbir sorunu olmadığını, açıklamalarının çarpıtıldığını söylese de istenmeyen adam olarak görülmeye devam etti.

2013'te iki parça halinde çektiği, Bunalım Üçlemesi'nin son filmi Nymphomaniac ise çok büyük tartışmalar yarattı. Bir kadının doğduğu günden 50 yaşına kadar yaşadığı tüm cinsel deneyimleri aktaran film içerdiği sahneler nedeniyle Türkiye'de gösterime giremedi.

Von Trier'in Cæcilia Holbek ile 1987-95 arasında evli kaldı, 1997'den beri Bente Frøge ile evlidir. İki evlilikten toplam 4 çocuğu bulunan Von Trier'in, uçak korkusu başta olmak üzere birçok fobisi olduğu bilinmektedir. Von Trier 1997'de kendisine layık görülen Danimarka şovalyelik nişanı Dannebrogordenen'i 2007'de iade etti.