富山縣人。1991年進入東映動畫（現在動映ANIMATION的前身），歷經動畫師階段的活躍表現後，轉而擔任導演。在2003年負責執導路易威登春夏系列的形象廣告≪SUPER FLAT MONOGRM≫，隨後離開東映而獨立。在2006年推出動畫電影【跳躍吧！時空少女】，廣受年輕觀眾支持，讓戲院不斷加場並延長上映期間，成為直到DVD與藍光發行時仍在院線上映的長賣之作。【跳躍吧！時空少女】也是首部贏得日本影藝學院新設的最佳動畫獎的作品，總計囊括日本國內外影展23個獎項。細田守導演在2009年推出原創作品【夏日大作戰】，寫下16.5億日圓的票房收入與126萬觀影人次的亮眼成績。如同前作的亮眼表現，【夏日大作戰】同樣橫掃日本國內動畫電影相關獎項，不僅如此還獲選為2010年柏林影展正式參展片，細田守導演更在2011年入圍有動畫界奧斯卡獎之稱的安妮獎最佳導演獎，晉升代表日本的動畫電影導演行列。

細田守導演在2011年與製片齋藤優一郎共同創立自己的動畫電影製作公司「Studio地圖」。在2012年上映的原創動畫電影【狼的孩子雨和雪】，是由細田守導演身兼編導，吸引344萬人次觀影，累積42.2億日圓票房收入的賣座佳片。