Рангел Вълчанов завършва театрална режисура при професор Боян Дановски във ВИТИЗ "Кръстьо Сарафов" (1953). Работи в Студия за игрални филми "Бояна" от 1952 година като асистент-режисьор и режисьор. Член е на Европейската филмова академия и народен артист.

Много известни негови филми са "Инспекторът и нощта" и "Вълчицата". През периода 1970-1972 година работи в Чехословакия, където заснема "Лице под маска" и "Шанс". След това се връща в България и продължава да изненадва с нестандартните си решения в "Следователят и гората", "Лачените обувки на незнайния воин", "За къде пътувате?", "А сега накъде?". През юли 2006 година започва работа по продължение на филма "А сега накъде?" със заглавие "А днес накъде?".

Избран е за филмов режисьор номер 1 на България през XX век. На 9 октомври 2012 година е избран за действителен член на Българската академия на науките.