柯星沛，1956年11月4日出生於香港，原籍廣東中山。中學就讀於香港新民書院，因為熱愛電影，曾參加香港電影文化中心主辦的電影課程。當時中心的導師有蔡繼光、徐克等現役導演，柯星沛亦因良好的學習和工作態度，獲得徐克等人的賞識而進入電影圈。入行之初，追隨徐克當《第一類型危險》（1980）、《鬼馬智多星》（1981）等片的副導演。也為曾志偉、吳宇森、成龍、許冠文當過副導，作品包括《最佳拍檔》（1982）、《八彩林亞珍》（1982）、《鐵板燒》（1984）、《龍兄虎弟》（1987)等。

1986年，柯星沛初試啼聲，執導譚詠麟主演的《歌者戀歌》。之後，執導了《金燕子》（1987）、《花心夢裏人》（1989)等七部電影。1997年，柯星沛為張偉雄執導的低成本獨立製作《月未老》掌鏡。同年，他亦為陳果導演的處女作《香港製造》擔任攝影指導，成功轉型到電影工業的另一崗位，並且成為新導演最信賴的電影攝影師。2001年，他為彭浩翔拍攝《買兇拍人》，又為夏永康、馮德倫、謝霆鋒、卓韻芝等幾位新導演拍了《戀愛起義》。2007年，他又為郭子健拍攝處女作《野‧良犬》。柯星沛對新晉導演的扶助，可謂功不可沒。

2001年，他又憑《香港有個荷里活》榮獲提名第三十九屆台北金馬獎最佳攝影。2008年，以《葉問》一片榮獲提名第二十八屆香港電影金像獎最佳攝影。2010年，他為郭子健、鄭思傑拍攝的《打擂台》，奪得第三十屆香港電影金像獎最佳電影、最佳導演等多個獎項。柯星沛的攝影實而不華，成就了許多優秀的香港本土電影。柯星沛是香港電影導演會及香港專業電影攝影師學會成員。