Родился 8 мая 1962 года в Одессе в семье кинорежиссера Петра Тодоровского. В 1984 году окончил сценарное отделение ВГИКа. Его дебют в кино состоялся в 1977-м: еще школьником он снялся в фильме Юлия Райзмана "Странная женщина".
В 1986 году Тодоровский дебютировал как сценарист, став соавтором фильма "Двойник". Участвовал в написании сценариев ко многим кинолентам, среди них — "Человек свиты" (1987), "Гамбринус" (1990), "Циники" (1991), "Над темной водой" (1993).
Первая режиссерская работа Тодоровского — мелодрама "Катафалк" — вышла на экраны в 1990 году. В качестве режиссера снял еще 7 кинокартин: "Любовь" (1991), "Подмосковные вечера" (1994), "Страна глухих" (1997), "Любовник" (2002), "Мой сводный брат Франкенштейн" (2004, премия "Золотой орел" в номинации "Лучший режиссер"), "Тиски" (2007), "Стиляги" (2008, премии "Золотой орел" и "Ника" за "Лучший игровой фильм"). Четыре раза номинировался на премию "Ника" в категории "Лучшая режиссерская работа" (1995, 1999, 2003, 2009).
С начала 1990-х занимается продюсированием фильмов. Продюсер более 70 кинолент и сериалов, в том числе "Каменская", "Московские окна", "Бригада", "Идиот", "Мастер и Маргарита", "Граф Мотенегро", "Охота на пиранью", "Поцелуй бабочки", "Реальный папа", "Кандагар", "Детям до 16...".
В феврале 2012 года выступил доверенным лицом Михаила Прохорова на выборах президента РФ.
От первого брака со сценаристом Натальей Токаревой (дочерью писательницы Виктории Токаревой) имеет сына и дочь. Во втором браке с актрисой Евгенией Хиривской в 2009 году у Тодоровского родилась дочь.