Fils de commerçants, Jean Vilar nait à Sète en 1912.

Arrivé à Paris en 1932 pour préparer une licence de lettres à la Sorbonne, il découvre à 20 ans le théâtre en assistant à une répétition dirigée par Charles Dullin. Passionné de littérature et de musique, il donne peu à peu la priorité à l'art dramatique, en se formant au théâtre de l'Atelier auprès de Dullin, puis en intégrant en 1941 la compagnie de la Roulotte (fondée par André Clavé et liée au mouvement Jeune France). En 1942, sa première mise en scène, la Danse de mort de Strindberg – dont il est le principal interprète –, révèle un style neuf, fait d'austérité et d'intériorité. L'année suivante, Vilar quitte la Roulote, crée la compagnie des Sept et s'installe au théâtre de Poche.

En 1947 – un an après avoir joué au cinéma dans les Portes de la nuit de Marcel Carné –, le metteur en scène se voit proposer par René Char, Yvonne et Christian Zervós, d'animer une « Semaine d'art dramatique » en Avignon. Pour l'occasion, il monte Richard II de Shakespeare dans la Cour d'honneur du Palais des Papes. Même si cette expérience n'obtient qu'un succès limité, le Festival d'Avignon est né. Vilar va en faire l'un des rendez-vous culturels les plus importants de la seconde moitié du XXe siècle. L'arrivée de Gérard Philipe, jouant Le Cid de Corneille (1951) et Lorenzaccio de Musset (1953), donne à la manifestation un élan historique.

En 1951, Jean Vilar est nommé directeur du Palais de Chaillot, auquel il rend le nom que Gémier lui avait donné en 1920 : Théâtre National Populaire (TNP), qui en 1952 s'installe au Palais de Chaillot. Cette même année voit la publication du Petit manifeste de Suresnes, où il expose sa vision d’un théâtre populaire. Il fait alors découvrir Shakespeare (Richard III, Othello), Molière (Don Juan), Kleist (le Prince de Hombourg), T. S. Eliot (Meurtre dans la cathédrale) et Brecht (Mère Courage et ses enfants, la Résistible Ascension d'Arturo Ui) à un nouveau public.

Dans le même esprit de décloisonnement, il ouvrira le Festival d'Avignon à la danse, avec Maurice Béjart (qui donne avec sa compagnie, le Ballet du XXe siècle, Messe pour le temps présent, 1967), et au cinéma, avec Jean-Luc Godard (qui présente en première mondiale le film la Chinoise, id.).

En 1953 débute une cabale contre Jean Vilar initiée par des critiques conservateurs et certains hommes politiques. On murmure qu'Antoine Pinay veut faire fermer Chaillot. Vilar est accusé d'avoir détourné des fonds, on lui reproche de monter Brecht, considéré comme communiste, et Pichette, jugé trop avant-gardiste, ainsi que Meurtre dans la cathédrale d'Eliot, œuvre « étrangère ». La Mort de Danton de Büchner manque d'être interdite par le ministre et subit lors de sa création les attaques de la CGT et du Parti communiste, qui estiment que Büchner prend le parti de Danton contre Robespierre. Rédaction du texte Le théâtre, service public.

En 1959, André Malraux attribue au TNP une seconde salle, le Théâtre Récamier, destinée à présenter les premières pièces d'auteurs contemporains.

1960 voit la création de La Résistible Ascension d'Arturo Ui de Brecht, alors que le général Salan a lancé un mouvement pour l'Algérie française et que 121 intellectuels viennent de signer un manifeste intitulé « Sur le droit à l'insoumission dans la guerre d'Algérie ». La pièce connaît un grand retentissement et fait du TNP un théâtre résolument engagé.

N’obtenant pas les moyens qu’il juge nécessaires, Jean Vilar abandonne en 1963 la direction du TNP, qui sera confiée à Georges Wilson, mais conserve celle d'Avignon jusqu’en 1970.

L’année suivante, en 1971, il meurt dans sa ville natale.