Jürgen Flimm wuchs in Köln auf und studierte dort Theaterwissenschaft, Germanistik und Soziologie. 1968 wurde er Regieassistent an den Münchner Kammerspielen, dann Spielleiter am Nationaltheater Mannheim und 1973 Oberspielleiter am Thalia Theater Hamburg. 1979 wurde er Intendant des Kölner Schauspiels. 1985 kehrte er als Intendant ans Thalia Theater zurück, das er 15 Jahre lang leitete und zu einem der künstlerisch und wirtschaftlich erfolgreichsten Sprechtheater Deutschlands machte.
Mit einer Inszenierung von Luigi Nonos »Al gran sole carico d’amore
« 1978 in Frankfurt begann Jürgen Flimms Arbeit für die Oper. 1981 folgte Jacques Offenbachs »Les Contes d’Hoffmann« an der Hamburger Staatsoper, 1990 in Amsterdam »Così fan tutte«. Hier arbeitete er zum ersten Mal mit Nikolaus Harnoncourt zusammen, der seitdem sein wichtigster künstlerischer Partner wurde. An der Mailänder Scala, der Metropolitan Opera New York, dem Royal Opera House Covent Garden London, der Lyric Opera of Chicago, der Berliner Staatsoper Unter den Linden, der Zürcher Oper sowie der Wiener und der Hamburger Staatsoper hat Jürgen Flimm in den vergangenen Jahren Werke u. a. von Händel, Haydn, Mozart, Beethoven, Schubert, Verdi, Gounod, Stra­winsky, Cerha und Schreker inszeniert. Im Sommer 2000 er­arbeitete er bei den Bayreuther Festspielen einen neuen »Ring«. 2001 inszenierte Jürgen Flimm erstmals an der Staatsoper Unter den Linden, Verdis »Otello« gemeinsam mit Daniel Barenboim.
1987 begann die Zusammenarbeit mit den Salzburger Festspielen mit Raimunds »Der Bauer als Millionär«. Es folgten Nestroys »Das Mädl aus der Vorstadt«, Hofmannsthals »Der Schwierige«, Monteverdis »L’incoronazione di Poppea« sowie Purcells »King Arthur«, Mozarts »Lucio Silla« und Rossinis »Moïse et Pharaon«.
Von Herbst 2010 bis Frühjahr 2018 war Jürgen Flimm Intendant der Staatsoper Unter den Linden. Während der Zeit im Schiller Theater verantwortete er mehr als 100 Neuproduktionen, mit Werken von der frühen Operngeschichte bis hin zu Uraufführungen. Zu seinen eigenen Inszenierungen, die in der Staatsoper im Schiller Theater entstanden, gehören Saties »Wissen Sie, wie man Töne reinigt? Satiesfactionen« (2010 in der Werkstatt), Händels »Il trionfo del Tempo e del Disinganno« (2012), Sciarrinos »Macbeth« (2014 auf der Baustelle Unter den Linden), Mozarts »Le nozze di Figaro« (2015), Glucks »Orfeo ed Euridice« (2016, mit Daniel Barenboim als Dirigent) und Sciarrinos »Luci mie traditrici« (2016). Darüber hinaus führte er in diesen Jahren Regie bei Mozarts »La clemenza di Tito« an der Wiener Staatsoper, bei Puccinis »Manon Lescaut« am Mikhailovsky Theater in St. Petersburg und bei Rossinis »Otello« am Teatro alla Scala. Zu Wiedereröffnungspremiere der Staatsoper Unter den Linden am 3. Oktober 2017 inszenierte Jürgen Flimm die Musiktheaterproduktion »Zum Augenblicke sagen: Verweile doch!« mit Robert Schumanns »Szenen aus Goethes Faust« und Texten von Johann Wolfgang von Goethe.
Jürgen Flimm gründete und leitete zusammen mit Prof. Manfred Brauneck das Institut für Theaterregie an der Universität Hamburg und wurde daraufhin 1997 wegen seiner wissenschaftlichen Verdienste zum Professor ernannt. Er ist Mitglied der Akademien der Künste in Hamburg, München, Berlin und Frankfurt sowie Ehrendoktor der Universität Hildesheim. Darüber hinaus unterrichtete er an der Harvard University sowie an der New York University. Zu seinen Auszeichnungen zählen u. a. der Grimme-Preis, die Medaille für Kunst und Wissenschaft der Freien und Hansestadt Hamburg, der Konrad-Wolf-Preis der Akademie der Künste Berlin, der Max-Brauer-Preis der Alfred Toepfer Stiftung F.V.S., den Johann-Heinrich-Voß-Preis für Literatur der Stadt Otterndorf, der B.Z. Kulturpreis, das Große Bundesverdienstkreuz, der Verdienstorden des Landes Nordrhein-Westfalen sowie das Österreichische Ehrenkreuz für Kunst und Wissenschaft und das Ehrenzeichen des Landes Salzburg.
Von 1999 bis 2003 war Jürgen Flimm Präsident des Deutschen Bühnenvereins. Von 2002 bis 2004 amtierte er als Leiter des Schauspiels der Salzburger Festspiele. Zwischen 2005 und 2008 leitete er die RuhrTriennale und war 2007 bis 2010 Intendant der Salzburger Festspiele, ehe er an die Staatsoper Unter den Linden wechselte. Zu seinen Buchveröffentlichungen zählen u. a. »Götterdämmerung« (Propyläen Verlag 2000), »Theatergänger« (Steidl Verlag 2004), »Theaterbilder« (Steidl Verlag 2008), »Das Salzburger Kapitel« (Müry Salzmann Verlag 2010), »Die gestürzte Pyramide« (Müry Salzmann Verlag 2010) sowie die Dokumentation »Die Staatsoper im Schiller Theater 2010-2017« (Dom Publishers 2017).

Jürgen Flimm, Ehrenmitglied der Staatsoper Unter den Linden, verstarb am 4. Februar 2023. Anfang 2024 erschien seine Autobiographie „Mit Herz und Mund und Tat und Leben. Erinnerungen“, die er noch hatte vollenden können.