En 2011, Francis Bordenave réalise son premier court-métrage intitulé "Le Temps Retrouvé" qui remporte un certain nombre de prix à travers le monde. En 2013, il coscénarise et coréalise avec Sébastien Betbeder le long métrage "Les Nuits d'été" pour lequel il reçoit en 2014 la Caméra d'Or au Festival de Cannes.
En 2016, Francis Bordenave réalise son premier long métrage intitulé "Le Sens de la fête" qui raconte l'histoire d'une jeune fille qui part en voyage dans un village des îles de La Réunion pour retrouver sa sœur disparue. Le film est présenté à la Quinzaine des réalisateurs au Festival de Cannes 2016 et reçoit plusieurs prix dont celui du meilleur premier film au Festival de Lorient.
En 2018, Francis Bordenave réalise un second long métrage intitulé "Le Grand Bain" qui raconte l'histoire d'un groupe de personnes qui décident de former une équipe de natation à la nage en eau libre pour participer aux championnats du monde. Le film est présenté en avant-première au Festival de Cannes 2018 et reçoit plusieurs prix dont le César du meilleur réalisateur espoir en 2019.
En 2020, Francis Bordenave réalise un troisième long métrage intitulé "La Loi de la frontière" qui raconte l'histoire d'un homme qui retourne dans sa région natale après une longue absence pour aider son frère à construire une nouvelle école. Le film est présenté en avant-première au Festival de Cannes 2020.
En plus de son activité de réalisateur, Francis Bordenave est également scénariste et coscénariste de plusieurs films dont "Les Nuits d'été" (2013) et "Le Grand Bain" (2018). Il a également été acteur dans des courts-métrages et téléfilms.