Né à New York, il s'installe en Israël, avec sa famille alors qu'il n'a que deux ans. Il passe ainsi toute son enfance dans les rues de Jérusalem, ville qui le marquera. Après son service militaire réglementaire, il entre à l'école de cinéma de Tel-aviv. Homosexuel assumé, son premier film aborde frontalement la question de l'identité sexuelle : Time off (moyen-métrage de 1990) évoque ainsi, grâce à quelques touches autobiographiques, la question gay dans l'armée.
Quatre ans plus tard, il tourne son premier long-métrage, Le Chant de la sirène. Cette comédie romantique, légère et aériene, animée par quelques partitions dansées connaît un beau succès dans le public israélien et permet à Eytan Fox de s'affirmer comme un cinéaste prometteur.
Après un bref passage par la télévision (la série "Florentine") et un détour par le moyen-métrage musical (Gotta have heart), il revient à la réalisation en 2002 avec Yossi et Jagger, dont le thème reprend et développe nombre des éléments présents dans son premier film. C'est pourtant en 2004, avec Tu marcheras sur l'eau qu'il connaît une véritable consécration sur le plan international. Son univers à la fois empreint d'hommage à la comédie musical et axé sur des problématiques identitaires s'affine de plus en plus.
L'homosexualité refait surface dans son oeuvre, en 2007, avec The Bubble, où il confronte les incertitudes sexuelles de jeunes israéliens avec leur positionnement dans le conflit qui sévit aux frontières de leur pays.
