Il suit en 1981-82 une formation d’assistant metteur en scène. Son film de fin d’études, très bien accueilli, lui permet de trouver du travail dans les studios Kasakh Film comme correcteur de scénarios. Il entre à l’Institut des Hautes Études Cinématographiques de Moscou (VGIK) et termine ses études en 1987 en soutenant une thèse sur la sémiotique filmique étudiée à partir des ouvrages théoriques de Pasolini, de Metz, de Jacobson et de Mitry. Pendant deux ans, Darejan Omirbaev travaille au sein de la rédaction du magazine New Film ; il se révèle un critique et théoricien majeur.
Il revient en 1988 à Almaty, sa campagne natale et réalise cette année là son premier court métrage, Shilde (Juillet), qui, filmé en noir et blanc, se veut un hommage à la Nouvelle Vague française et est apprécié pour sa simplicité et sa délicatesse,
En 1991, il réalise son premier long métrage : Kairat récompensé par un Léopard d’argent et le prix Fipresci au festival de Locarno. Il tourne ensuite Kardiogramma en 1995 qui sera sélectionné en compétition officielle au festival de Venise. Son troisième long métrage, Tueur a gages, est présenté en sélection officielle au festival de Cannes en 1998 et reçoit le Prix Un Certain Regard-Fondation Gan.
Fortement inspiré par Robert Bresson, pour lequel il ne cacha jamais sa grande admiration, il signe avec La Route son quatrième long métrage, qui concourt en sélection officielle au Festival de Cannes dans la section Un Certain Regard en 2001. Darejan Omirbaev réalise en 2006 un court métrage en numérique, De l'amour (About love) présenté au Festival de Locarno 2006, une adaptation de la nouvelle éponyme d’Anton, et s'inspire, en 2007, de Anna Karenine pour son film Aïnour (Chouga).
