Kütahya'nın Tavşanlı ilçesine bağlı Tepecik beldesinde doğdu. Çocukluk yıllarında sinematograf'ın icadından haberi olmadan önce bile fotoğrafın hareket edebileceğini düşündü. Sinema ile 1960 yılında ilkokul sıralarındayken, köyüne gelen seyyar bir sinemacı sayesinde tanıştı. Bu olayı "Lumiére Kardeşler sinemayı icat etmeselerdi, bunu Tavşanlı’da İsmail (Mutlu) ile biz yapacaktık." sözleriyle dile getirdi. Daha 12 yaşındayken arkadaşı İsmail Mutlu ile film makinesi yapmak için işe koyuldu. Tam üç yıl uğraştı ve yönetmenliğini üstlendiği Karpuz Kabuğundan Gemiler Yapmak filminde de anlatıldığı gibi bir ahırda köy halkına film göstermeye başladı. Sinemaların çöpe attığı filmlerden kareleri birbirine ekledi ve insanlarla paylaştı. Köyde kümes hayvancılığı ile uğraşan arkadaşı İsmail Mutlu ve maden işçisi arkadaşı Şerif Akarsu ile "Tepecik Köyü Arkadaş Sinema Grubu"nu kurdu. Sinemaya yaşamını adayan sanatçı, yıllarca geçim derdiyle uğraştı, kamyon şoförlüğü, inşaat işçiliği ve tavukçuluk gibi pek çok işte çalıştı. İlk filmi Optik Düşler'i (1992) arkadaşlarıyla Almanya'da yaşayan bir gurbetçiden aldıkları VHS kamerayla çekti. 1994'te 6. Ankara Uluslararası Film Festivali'ne katılarak Optik Düşler ve Koltuk Değneklerinden Kanat Yapmak isimli filmleriyle tanındı. Nuri Bilge Ceylan'a Mayıs Sıkıntısı filminin çekimlerinde yardımlarda bulundu. Çocukluğundan esinlendiği ilk uzun metrajlı filmi Karpuz Kabuğundan Gemiler Yapmak'ı çekerken geçimini sağlamak için yem fabrikasında hamallık da yapan Uluçay, bu filmiyle dünya çapında tanındı, Türkiye'de ve yurtdışında 40'a yakın ödül aldı. İki çocuk babası olan Uluçay, Bozkırda Deniz Kabuğu filminin çekimlerine 2007 yılında başlamış, ancak sağlık sorunları nedeniyle film yarım kalmıştı.

Ahmet Uluçay'ın "Karpuz Kabuğundan Gemiler Yapmak" filmi 26. Montpellier Akdeniz Filmleri Festivali'nin büyük ödülünü kazandı. İstanbul Film Festivali'nde "En iyi film" seçilen "Karpuz Kabuğundan Gemiler Yapmak" San Sebastian Film Festivali'nde en iyi ikinci ödül olan Altın Denizkabuğu'nu aldı.