Guillaume Brac est né à Paris en 1977.
Il étudie d'abord à HEC. À cette époque il est président du ciné-club de l'école et fait des stages dans le milieu du cinéma, en production. Il entre à La Fémis, (section production) en 2005.
Il devient assistant-réalisateur pour Arnaud des Pallières et Emmanuel Mouret, avant de fonder la société de production Années Zéro avec Stéphane Demoustier et Benoît Martin.
Le premier long métrage de Guillaume Brac, Tonnerre (2013), a été sélectionné au festival du film de Locarno.
Avec Antonin Peretjatko et Justine Triet, il fait partie d'une génération de jeunes cinéastes français mise en avant par les Cahiers du cinéma en avril 2013 et révélée au festival de Cannes de la même année.
Dans ses sources d'influence, Guillaume Brac cite notamment Elia Kazan, Dino Risi, Gérard Blain, Jacques Rozier (en particulier Du côté d'Orouët), Maurice Pialat, Emmanuel Bove, John Cheever.