Dopo aver lavorato come giornalista e assistente di regia, ha studiato all’Istituto Pansovietico di Cinematografia, dove ha diretto due cortometraggi (Shutniki nel 1986 e Verish Nje Verish nel 1988) e un documentario (Sobachija Okhota nel 1987). Dopo aver terminato gli studi, ha diretto e co-sceneggiato il suo primo lungometraggio, Bratan (Fratello, 1991), conquistandosi l’appellativo di “Wenders sovietico” e vincendo numerosi premi in vari festival cinematografici internazionali. Ha poi diretto il suo secondo film, Kosh ba kosh (Pari e patta, 1993), co-prodotto da vari paesi (soprattutto dalla Germania, avendo egli iniziato a vivere e lavorare a Berlino) e per il quale ha collaborato ancora con Leonid Makhkawov per la sceneggiatura. Per questo film ha vinto il prestigioso Leone d’Argento nel 1993 alla Mostra di Venezia. Nel cast di  Luna Papa (1999), il suo lavoro successivo nato da una co-produzione internazionale co-sceneggiata con il regista georgiano Irakli Kvirikadze, la stella emergente russa Chulpan Khamatova, il famoso attore tedesco Moritz Bleibtreu e l’attore uzbeco Ato Mukhamedzhanov. Khudoijnazarov ha creato un’atmosfera poetica simile a quella di Kusturica per la quale la crew ha costruito un intero villaggio in un deserto dell’Asia Centrale. Luna Papa, diventato il suo film più famoso e conosciuto a livello internazionale, ha ricevuto numerosi premi, compreso il Nika Award per il migliore regista (il principale premio nazionale russo). Alle atmosfere di Luna Papa si collega il suo nuovo film V Ožidanii Morja che lo esalta in una produzione ancora più sfavillante e spettacolare. Ha quindi diretto Shik (2003), un’altra co-produzione, tratto da una sceneggiatura da Oleg Antonov, nuovamente con le musiche di Daler Nazarov. Nel 2005 ha diretto Tanker Tango, una commedia sentimentale russa.