Родился в Москве. Учился во ВГИКе на режиссерском факультете, в мастерской Григория Рошаля, позже — в мастерской Л. Кулешова. Его дипломная работа — мультипликационный фильм «Жил-был Козявин», который он делал на студии «Союзмультфильм». После окончания института (в 1962 г.) начал работать в мультипликации. Творчество Хржановского отмечено яркой самобытностью, достаточно назвать пушкинскую трилогию («Я к вам лечу воспоминаньем», 1977; «И с вами снова я», 1981; «Осень», 1982), где ожившие пушкинские рисунки органично соединены с документальными кадрами. С 1982 преподает режиссуру анимационного кино на Высших курсах сценаристов и режиссеров. Организатор (1993) студии «ШАР». Преподаватель ВГИКа, заведующий кафедрой режиссуры анимационного фильма. Народный артист Российской Федерации (2011), Заслуженный деятель искусств России, дважды лауреат Государственной премии России. Золотая пушкинская медаль «За вклад в развитие, сохранение и приумножение традиций отечественной культуры» (1999). Член Академии кинематографических искусств «Ника».