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Atom Egoyan aborde dans ses films les thèmes de l'aliénation et de la solitude, avec des personnages aux prises avec la technologie, la bureaucratie et d'autres structures de contrôle.
Né au Caire, de parents artistes arméniens, Joseph et Shushan (née Devletian) Yeghoyan, qui tiennent une boutique de meubles, Egoyan est baptisé Atom en hommage au premier réacteur nucléaire construit par l'Égypte. Ses parents quittent l'Égypte en 1962 pour le Canada, s'installent à Victoria (Colombie britannique) et transforment leur nom en Egoyan. Atom et sa sœur, Eve, aujourd'hui pianiste concertiste vivant à Toronto, grandissent à Victoria dans la province de la Colombie-Britannique.
Enfant, Egoyan cherche à s'intégrer à la société canadienne. Son conflit avec son père entraîne un rejet de la culture arménienne. Ce n'est que quelques années plus tard, lorsqu'il fréquente l'Université de Toronto, qu'il se met à étudier l'histoire arménienne.
Egoyan commence à se passionner pour le théâtre et à écrire des pièces. Il est influencé principalement par Samuel Beckett et Harold Pinter. Il obtient son diplôme de Trinity College de l'Université de Toronto.
Egoyan habite Toronto avec son épouse, Arsinée Khanjian, qu'il rencontre en 1984 à l'occasion du casting de Proches Parents et qui devient sa muse et actrice fétiche (elle joue régulièrement dans ses films). Leur fils, Arshile, porte le prénom du célèbre peintre américain d'origine arménienne, Gorky.
Egoyan a réalisé une douzaine de longs métrages, des épisodes de séries télévisées et plusieurs courts métrages.
Ses premiers films sont fondés sur ses propres scénarios. la quête de l'identité est un thème récurrent dans son œuvre, notamment dans Calendar (1993).
Mais c'est sa première adaptation du roman de l'auteur américain Russell Banks, De beaux lendemains (1997) qui lui vaut une notoriété internationale et des nominations aux Oscars, dans les catégories de meilleur réalisateur et de meilleure adaptation à l'écran.
Le film Ararat (2002) fait beaucoup parler d'Egoyan. Après Mayrig (1991), d'Henri Verneuil, il s'agit de la première œuvre majeure qui traite directement du génocide des Arméniens. Ararat remporte le Prix Génie du meilleur film, une récompense qu'il avait déjà reçu à diverses reprises dans le passé pour le meilleur film, meilleur réalisateur, meilleur scénario et d'autres catégories.