Après des études à l'École normale supérieure, il a commencé sa carrière en tant que journaliste et documentariste avant de se tourner vers le cinéma. Son premier long métrage, "Ma mère" (2004), a été présenté au Festival de Cannes où il a remporté le Prix François-Truffaut.
Son deuxième film, "L'Enfant d'en haut" (2005), a également été sélectionné à Cannes et a été nommé pour l'Oscar du meilleur film étranger en 2007. Son troisième film, "La Rafle" (2010), raconte l'histoire de la déportation des Juifs de Paris pendant la Seconde Guerre mondiale et a remporté le César du meilleur film en 2011.
En 2013, il réalise "La Grande Famille" qui relate les difficultés économiques rencontrées par une famille bourgeoise de Paris. Ce film est nommé pour huit Césars et remporte le César du meilleur scénario original.
En 2016, il réalise "Tout nous sépare" qui raconte l'histoire d'une jeune fille handicapée mentale qui vit avec sa mère et sa sœur. Ce film est nommé pour huit Césars en 2017 et remporte le Prix du meilleur scénario original.
En 2018, il réalise "Sonja - la noire de l'hôtel de France" qui raconte l'histoire d'une jeune femme noire élevée par une famille blanche en France au milieu du XXe siècle. Ce film est nommé pour huit Césars en 2019 et remporte le Prix du meilleur scénario original.
En 2021, il réalise "Nous ne sommes pas des femmes" qui raconte l'histoire d'une famille bourgeoise française à la veille de la Seconde Guerre mondiale. Ce film est nommé pour huit Césars en 2022 et remporte le Prix du meilleur scénario original.
François Faure est considéré comme l'un des plus grands réalisateurs français actuellement en activité et son travail est largement reconnu à travers le monde.