福岡県北九州市出身[6]。福岡県立門司高等学校在学時には音楽活動をしており[6]、いくつかのバンド経験を経た後に広石武彦らとバンド「UP-BEAT UNDERGROUND」(後のUP-BEAT)を結成するが、青山は大学受験のために高校3年生の時点でバンドを脱退している[8]。
1989年、立教大学文学部英米文学科卒業[6]。立教大学一般教育部で、蓮實重彦の「映画表現論」の授業から強い影響を受けた[6]。
大学卒業後、ディレクターズ・カンパニーの現場に参加、フリーの助監督になる[6]。主に黒沢清や井筒和幸組に就き[6]、同世代の新進監督をバックアップ[6]。
1995年、黒沢の推薦により[6]、Vシネマ『教科書にないッ!』で監督デビュー[9]。
1996年、助監督時代に知り合った仙頭武則プロデューサーと組み[6]、初の劇場用長編映画『Helpless』を手がける[6][10]。
2000年のカンヌ国際映画祭で、監督作品『EUREKA』が国際批評家連盟賞とエキュメニカル審査員賞を受賞[11]、世界的な評価を集めた[12]。翌年、同作のノベライズ小説『EUREKA』で第14回三島由紀夫賞を受賞[13]。
その後、『月の砂漠』[14]、『レイクサイド マーダーケース』[15]、『エリ・エリ・レマ・サバクタニ』[16]、『サッド ヴァケイション』などの作品を監督する[17]。
2010年、著書『シネマ21 青山真治映画論+α集成2001-2010』を発表[18]。
2011年、三浦春馬主演の『東京公園』が第64回ロカルノ国際映画祭で金豹賞審査員特別賞を受賞[19]。同年、黒沢清と蓮實重彦との共著『映画長話』を発表した[20]。
2012年4月、多摩美術大学造形表現学部映像演劇学科教授に就任[21]。
2013年、田中慎弥原作、荒井晴彦脚本の『共喰い』を発表する[22]。
2021年春頃に食道がんが判明し通院治療を続けてきたが、その後容態が悪化し入院。2022年3月21日0時30分、頸部食道がんのため、死去した、57歳[23][24][25]。
フィルモグラフィー
長編映画
Helpless(1996年) - 監督・脚本・音楽
チンピラ(1996年) - 監督
WiLd LIFe(1997年) - 監督・脚本
冷たい血(1997年) - 監督・脚本・製作・編集・音楽
大いなる幻影(1999年) - 出演
シェイディー・グローヴ(1999年) - 監督・脚本・音楽
EM エンバーミング(1999年) - 監督・脚本
EUREKA(2000年) - 監督・脚本・編集・音楽
クロエ(2001年) - 出演
月の砂漠(2001年) - 監督・脚本・編集
レイクサイド マーダーケース(2004年) - 監督・脚本
エリ・エリ・レマ・サバクタニ(2005年) - 監督・脚本
こおろぎ(2006年) - 監督
AA|音楽批評家:間章(2006年) - 監督
サッド ヴァケイション(2007年) - 監督・脚本・原作
スリー☆ポイント(2011年) - 出演
東京公園(2011年) - 監督・脚本・音楽
Cut(2011年) - 脚本
戦争と一人の女(2013年) - 音楽
共喰い(2013年) - 監督・音楽
空に住む(2020年) - 監督・脚本
短編映画
セレブレート シネマ 101「1/5」(1996年) - 監督
June 12, 1998 -カオスの緑-(1999年) - 監督
路地へ 中上健次の残したフィルム(2000年) - 監督・構成[26]
すでに老いた彼女のすべてについては語らぬために(2001年) - 監督
焼跡のイエス(2001年) - 監督
夜の足跡(2001年) - 音楽
TAMPEN 短篇「空華 koo-ghe」(2001年) - 出演
夢見の芭蕉(2002年) - 監督
なんくるムービー あじまぁのウタ 上原知子─天上の歌声(2002年) - 監督
刑事まつり「Noと言える刑事」(2003年) - 監督・脚本・出演
軒下のならず者みたいに(2003年) - 監督・脚本
Trunk(2003年) - 監督
海流から遠く離れて(2003年) - 監督
秋聲旅日記(2003年) - 監督・脚本
赤ずきん(2008年) - 監督
R246 STORY「224466」(2008年) - 脚本
だうん(2010年) - 監督
60 Seconds of Solitude in Year Zero(2011年) - 監督
FUGAKU1/犬小屋のゾンビ(2013年) - 監督
FUGAKU 2/かもめ The Shots (2014年) - 監督
FuGAK 3/さらば愛しのeien (2015年) - 監督
破れたハートを売り物に「ヤキマ・カナットによろしく」(2015年) - 監督・脚本
オリジナルビデオ
教科書にないッ!(1995年) - 監督・脚本
我が胸に凶器あり(1996年) - 監督・脚本
テレビドラマ
私立探偵 濱マイク「名前のない森」(2002年) - 監督・脚本
D×TOWN「スパイダーズなう」(2012年) - 監督・脚本・音楽
贖罪の奏鳴曲(2015年) - 監督・音楽
金魚姫(2020年、NHK BSプレミアム) - 演出
動画配信
最上のプロポーズ(2013年) - 監督・音楽
舞台
グレンギャリー・グレン・ロス(2011年6月、天王洲 銀河劇場、作:デヴィッド・マメット) - 演出
おやすみ、かあさん(2011年11月26日 - 12月4日、あうるすぽっと、マーシャ・ノーマン