Après une licence de droit et une agrégation de lettres, Yves Beaunesne se forme à l’Insas et au Conservatoire National Supérieur d’Art Dramatique de Paris, où il a pour professeurs Gérard Desarthe, Daniel Mesguich et Philippe Adrien.

Il joue au théâtre avec Tilly, Jacques Kraemer, Isabelle Pousseur et Martine Wijckaert. Il travaille pour la télévision avec José Pinheiro, Liliane de Kermadec, Harry Kümel, Philippe Condroyer et Williams Crepin. Au cinéma, il rencontre Bertrand Blier (Merci la vie), Jaco Van Dormael (Permission), Eric Rochant (Un monde sans pitié) et Martine Dugowson (Portraits chinois).

Il a travaillé également comme assistant de Patrice Chéreau, à l’opéra (Wozzeck d’Alban Berg), au théâtre (Dans la solitude des champs de coton de Bernard-Marie Koltès) et au cinéma (La Reine Margot) et de Stuart Seide (Les Muets et les parlants et Docteur Faustus de Marlow).

A l'invitation de Joël Jouanneau, il monte en 1993 une adaptation de Petite Chronique des Gens de la Nuit dans un Port de l'Atlantique Nord (Philippe S. Hadengue) au Théâtre de l'Athénée-Louis Jouvet.

Il fonde en 1994 avec Frédéric Biessy la Compagnie des Petites Heures. 

Il signe, en novembre 1995, sa première mise en scène en créant, au Quartz de Brest, Un mois à la campagne d’Ivan Tourgueniev, repris au T.G.P. à Saint-Denis puis en tournée en France et à l’étranger jusqu'en juin 2000. La pièce a été publiée aux Editions Actes Sud-Papiers dans une traduction et une adaptation qu’il a cosignées avec Judith Depaule. Le spectacle a obtenu le Prix Georges Lerminier décerné par le Syndicat de la critique dramatique.

Il a mis en scène, au Théâtre de Vidy-Lausanne, Il ne faut jurer de rien d’Alfred de Musset, créé en novembre 1996, puis repris en tournée jusqu’en avril 1998.

En novembre 1997, il crée L'Eveil du printemps de Frank Wedekind au TNP-Villeurbanne, présenté ensuite au Théâtre de la Ville à Paris, puis en France et à l’étranger jusqu'en avril 1999. Cette pièce a été publiée aux Editions Actes Sud-Papiers dans une traduction et une adaptation qu’il a cosignées avec Renée Wentzig.

En novembre 1998, Yvonne, princesse de Bourgogne de Witold Gombrowicz, publiée aux Editions Actes Sud-Papiers dans une traduction qu'il a cosignée avec Renée Wentzig, a été créée au Quartz de Brest à l'automne 1998, puis présentée au Théâtre National de la Colline à Paris en novembre 1998 et en tournée en France et à l’étranger jusqu'en mai 1999.

Il a créé La Fausse Suivante de Marivaux au Théâtre de Vidy-Lausanne le 2 novembre 1999, création reprise au Théâtre de la Ville à Paris, et en tournée en France jusqu’en mai 2000.

Il a mis en scène à l’automne 2001 La Princesse Maleine de Maurice Maeterlinck qu’il a créé avec l’Atelier Théâtral Jean Vilar le 6 novembre à Louvain-La-Neuve dans le cadre de la présidence belge de la Communauté Européenne. Il le présente ensuite au Théâtre National de la Colline à Paris et en tournée en France jusqu’en avril 2002.

Il a dirigé les élèves de l’école de la Comédie de Saint-Étienne dans Ubu Roi de Alfred Jarry, un spectacle créé le 14 mars 2002 au Théâtre du Parc à Andrézieux-Bouthéon.

Fin avril 2002, il fonde une nouvelle compagnie, La Compagnie de La Chose Incertaine - Yves Beaunesne.

Il a été nommé en juillet 2002 directeur-fondateur de la Manufacture - Haute École de Théâtre de la Suisse romande dont le siège est à Lausanne et qui a ouvert ses portes en septembre 2003. 

En janvier 2003, au Théâtre de l'Union à Limoges, il crée un diptyque autour de deux pièces en un acte de Eugène Labiche : Edgard et sa bonne et Le Dossier de Rosafol, spectacle qui part ensuite en tournée

Il crée le 23 mars 2004 Oncle Vania de Tchékhov au Théâtre de Saint-Quentin-en-Yvelines dans une nouvelle traduction, cosignée avec Marion Bernède. La pièce est présentée en tournée jusqu'en janvier 2005. Il monte en 2005 avec Christiane Cohendy et Cyril Bourgois Conversation chez les Stein sur Monsieur de Goethe absent de Peter Hacks.

Il travaille ensuite sur Dommage qu'elle soit une putain de John Ford, dans une nouvelle traduction cosignée avec Marion Bernède. Il prépare pour l'automne 2006 Le Partage de midi de Paul Claudel.

Il a écrit avec Marion Bernède et Christophe Le Masne le scénario d'un long-métrage, Le Jour où nous serons fauchés comme des rats d'église. Il écrit actuellement le scénario d’un long métrage, Le Ciel de la terre.