1982年畢業於香港理工大學建築工程系，之後投身電影圈。1990年他與劉德華聯合創辦天幕製作有限公司，首部電影《九一神雕俠侶》，於1992年獲香港電影金像獎最佳美術指導和最佳攝影兩個獎項。1995年推出黎大煒導演的《天與地》，以及劉鎮偉執導、劉德華主演的電影《天長地久》。1995年 在新加坡製作楊凡導演的《妖街皇后》。1996年，首次嘗試執導，與羅文合導《1/2次同床》。1997年，與陳果導演合作製作了《香港製造》。1998年，與陳果再次合作《去年煙花特別多》，確立了陳果作為香港本土電影的重要作者。

2004-2006年間，余偉國擔任劉德華成立的映藝娛樂有限公司的首席運營官，負責所有由劉德華主演、投資和製作的電影。2005年，他參與了「亞洲新星導」計劃的幕後創作 ，其中最為人注目的是中國內地導演寧浩的賣座電影《瘋狂的石頭》。同年，他與新晉導演李公樂合導愛情電影《再說一次我愛你》。2008年， 余偉國移居北京，並開始轉向內地市場。與著名導演寧浩合作諸多專案，並且開始運行「亞洲新星導」第二期。2009年， 成功運作寧浩導演的電影《無人區》，以及李公樂導演的內地電影《翻叮我老婆》(又名 :《跟我的前妻談戀愛》)。2010年監製「亞洲新星導」第二期首部作品《刀見笑》(2011)，於第48屆台灣金馬獎中獲最佳新導演、最佳造型設計兩個獎項。余偉國另外又聯合監製了馬來西亞華人導演何宇恆的《心魔》(2009) ，韓國電影《愛，不愛》(入選2011年柏林電影節)，以及曾志偉、熊欣欣聯合導演的《光輝歲月》(2012)。