Issu d'une famille d'origine grecque,
Alexander Payne sort diplômé d'espagnol et d'histoire de l'université de Standford. En 1990, il obtient une maîtrise en cinéma, option théâtre à l'université de Californie.
Citizen Ruth, comédie satirique tournée dans sa ville natale, Omaha, est son premier long-métrage, dont il est également co-scénariste. Excellant dans ce style satirique, il réalise en 1999,
L'Arriviste sur la réussite américaine, avec Matthew Broderick et Reese Witherspoon.
En 2001,
Alexander Payne signe le scénario de
Jurassic Park 3 et commence dans la lignée, l'écriture de
Monsieur Schmidt, avec son compère, Jim Taylor. Ce drame leur rapporte le Golden Globe du Meilleur Scénario dans la catégorie dramatique. Ils récidivent en 2005 remportant cette fois le Golden Globe du Meilleur scénario dans la catégorie comédie, avec
Sideways, nommé aux Oscars 2005 et qui obtient très vite un succès international. La même année, il réalise l'un des segments du film collectif
Paris, Je T'Aime et produit le film
King Of California.
En 2007, il écrit le scénario de la comédie
Quand Chuck Rencontre Larry avant de repasser derrière la caméra deux ans plus tard pour la série
Hung. En 2011,
Alexander Payne dirige George Clooney dans le rôle d'un père de famille désemparé pour son film
The Descendants. L'année suivante il est
nommé à l'Oscar 2012 du Meilleur réalisateur.