Jean-Marie et Arnaud Larrieu sont nés dans les Hautes-Pyrénées. Ils découvrent conjointement le cinéma et la montagne grâce à leur grand-père, cinéaste amateur.

Après des études de philosophie, ils réalisent de nombreux courts et moyens métrages dont La Brèche de Roland, avec Mathieu Amalric (Quinzaine des réalisateurs, Cannes 2000).

Suivent Un homme un vrai (2003) et Peindre ou faire l’amour, avec Daniel Auteuil et Sabine Azéma, en compétition officielle à Cannes en 2005, puis Le Voyage aux Pyrénées (Quinzaine des réalisateurs, Cannes 2008), Les Derniers Jours du monde, d’après le roman de Dominique Noguez, et L’Amour est un crime parfait, adapté d’un roman de Philippe Djian, où ils retrouvent Mathieu Amalric. 21 nuits avec Pattie, réunit Isabelle Carré, Karin Viard et André Dussollier. Il obtient le prix du scénario au Festival de Saint Sébastien 2015.

1987 : Court voyage (moyen métrage) (seulement Jean-Marie Larrieu)
1988 : Temps couvert (court métrage) (seulement Arnaud Larrieu)
1991 : Les Baigneurs (moyen métrage) (seulement Jean-Marie Larrieu)
1992 : Ce jour-là (moyen métrage documentaire)
1993 : Bernard ou Les apparitions (court métrage) (seulement Arnaud Larrieu)
1999 : Fin d'été
2001 : Madonna à Lourdes (court métrage)
2001 : La Brèche de Roland (moyen métrage) (seulement Jean-Marie Larrieu pour le scénario)
2003 : Un homme, un vrai
2005 : Peindre ou faire l'amour
2005 : Les fenêtres sont ouvertes (documentaire)
2007 : Les Comédiennes (Persévère dans ton être) (court métrage de la collection Talents Cannes 2007)
2007 : Les Comédiennes (À chacune sa rue) (court métrage de la collection Talents Cannes 2007)
2008 : Le Voyage aux Pyrénées
2009 : Les Derniers Jours du monde
2013 : L'amour est un crime parfait
2015 : Vingt et une nuits avec Pattie