Советский режиссёр, актёр, сценарист и оператор.
Трудовую деятельность начал в 1917 году, спустя шесть лет пришёл на Тбилисскую киностудию, где работал монтажёром, ассистентом оператора. В 1925 году был оператором, а также снялся в качестве актёра в фильме «Дело Тариэла Мклавадзе» И. Н. Перестиани. В фильмах «Гюлли» (1927) и «Цыганская кровь» (1928) выступал соавтором и оператором.
Режиссёрский дебют Калатозова — кинокартина «Их царство» (1928, сорежиссер Н.В. Гогоберидзе), построенная на хроникальном материале меньшевистской Грузии 1918-1920 годов. Этот фильм обнаружил стремление Калатозова к поэтическому, образному постижению реального мира. Пластика изображения, острые ракурсы, необычные эффекты освещения поднимают до уровня шедевра последний немой художественно-документальный фильм Калатозова «Соль Сванетии» («Джим Шванте», 1930, также один из операторов). Черно-белая графика горных пейзажей Верхней Сванетии, экспрессия в построении кадра и в смене планов, романтичность режиссерской манеры сделали «Соль Сванетии» заметным явлением советского кинематографа своего времени.
С приходом звука и угасанием поэтической эстетики в кино Калатозову пришлось пережить трудные годы. Лента «Гвоздь в сапоге» (1932) не попала в прокат.
В 1933-1934 годах режиссёр был аспирантом ленинградского отделения Государственной Академии искусствознания.
В 1934-1938 годах работал директором Тбилисской киностудии. Только в 1939 году вернулся к режиссуре, сняв на «Ленфильме» картины «Мужество» (1939) и «Валерий Чкалов» (1941), в которых патетически воспевал отвагу советских героев-лётчиков. «Валерий Чкалов» (в главной роли Владимир Белокуров) имел шумный успех и упрочил режиссёрскую репутацию Калатозова.
В годы Великой Отечественной войны снял военную драму о ленинградской блокаде «Непобедимые» (1942, совместно с С.А. Герасимовым), затем «Киноконцерт к 25-летию Красной Армии» (1943, с Герасимовым и Е.Л. Дзиганом), после чего вновь перешел на административную работу. В качестве уполномоченного Кинокомитета он в 1943-1945 годах был в США, затем до 1948 года руководил главкомом по производству фильмов, был заместителем министра кинематографии СССР.
Вернувшись в режиссуру, Калатозов снимает политически одиозные ленты «Заговор обречённых» (1950, по Н.Е. Вирте, премия Карловарского кинофестиваля, Сталинская за 1951 год) и «Вихри враждебные» (1953, по Н.Ф. Погодину, выпуск 1956). Затем Калатозов поставил неожиданно для многих лирическую комедию «Верные друзья» (1954, премия кинофестиваля в Карловых Варах) снискавшую широкую популярность у зрителей. Следующая картина «Первый эшелон» (1956, сценарий Погодина) была посвящена освоению целины.
Пиком творчества Калатозова и одной из лучших лент отечественного кинематографа стала экранизация пьесы «Вечно живые» В.С. Розова— фильм «Летят журавли» (1957, главный приз Каннского кинофестиваля1958 года). Лирическая манера Розова, патетичность Калатозова, виртуозность операторского искусства С.П. Урусевского, блестящая игра Татьяны Самойловой и Алексея Баталова наполнили фильм атмосферой полной творческой свободы.
В последующие годы Калатозов пытался наполнять свои фильмы экспрессией поэтического кино, но, несмотря на постоянное сотрудничество с Урусевским, достичь органичности картины «Летят журавли» так и не удалось. Много сил было отдано фильму «Неотправленное письмо» (1960, по рассказу В.Д. Осипова) об открытии группой геологов месторождения алмазов в сибирской тайге и их трагической гибели в лесном пожаре.
Эмоционально страстная политическая картина «Я — Куба» (1964, соавтор сценария Е.А. Евтушенко) интересна операторскими решениями Урусевского, но не имеет прочной драматургической основы. Последняя картина Калатозова «Красная палатка» (1970) основана на истории полярной экспедиции Умберто Нобиле 1928 года. В фильме было задействовано множество как советских, так и европейских кинозвёзд. Тема противоборства человека со стихией решалась режиссёром в приподнято романтическом ключе.
Умер 26 марта 1973 года на 70-м году жизни в Москве. Похоронен на Новодевичьем кладбище (7 участок, 5 ряд).