Родился 29 марта 1936 года в городе Березники Пермской области. Окончил геологический факультет Казанского университета (1958) и ВГИК (1967). Работал на Казанской студии ТВ. С 1966 года — режиссер Одесской киностудии, с 1987 года — "Мосфильма". Снял 13 художественных фильмов, среди которых "Вертикаль", "Место встречи изменить нельзя", "В поисках капитана Гранта", "Десять негритят", "Ворошиловский стрелок". Написал 14 сценариев, в том числе к фильму "Пираты ХХ века", три книги. Как актер снялся в 20 фильмах.
В 1990 году снял публицистический фильм о проблемах советского общества "Так жить нельзя", который назвал началом своего пути в большую политику. В 1993 году избран депутатом Госдумы от Демократической партии России, в списке которой значился вторым (за партию проголосовали 5,52% избирателей). В январе 1995 года возглавил парламентскую комиссию по расследованию чеченского кризиса, в итоговом отчете которой назвал виновниками войны Бориса Ельцина, Павла Грачева и Михаила Горбачева. На думских выборах 1995 года создал Блок Станислава Говорухина, набравший лишь 0,99% голосов. Однако сам режиссер был избран депутатом по Кавминводскому одномандатному округу N53 с результатом 23,4% голосов.
В 1996 году на выборах президента РФ поддерживал Геннадия Зюганова. В 1999 году избран в Госдуму от блока "Отечество — Вся Россия" (в списке был под номером шесть). В 2000 году выдвигался на пост президента (набрал 0,44% голосов). В 2005 году на довыборах в Госдуму по 201-му Университетскому округу в Москве баллотировался уже при поддержке "Единой России". Довыборы запомнились планами оппозиции выдвинуть в депутаты экс-главу ЮКОСа Михаила Ходорковского. Заключенного олигарха до выборов не допустили, и господин Говорухин победил с 38,5% голосов писателя сатирика Виктора Шендеровича. Кроме того, режиссер в числе 50 других известных людей подписал "Письмо в поддержку приговора бывшим руководителям ЮКОСа". В 2007 году переизбран в Госдуму по списку "Единой России" (был третьим в московском региональном списке).
Народный артист России (2006), лауреат многих премий и наград. Увлекается живописью. Женат, сын (от первого брака) — режиссер Сергей Говорухин умер 27 октября 2011 года.