C'est en tant qu'ingénieur du son que Philippe Lioret se fait connaître du monde du cinéma. Il est ainsi au générique d'une vingtaine de films, du Y a-t-il un Francais dans la salle ? de Mocky (son premier film, en tant qu'assistant, en 1982) à Nord de Xavier Beauvois (1992), en passant par La Lectrice de Deville, Une époque formidable... de Jugnot, ou même Beyond Therapy de Robert Altman.

En 1993, Philippe Lioret réalise son premier long-métrage, Tombés du ciel, qui conte les mésaventures de Jean Rochefort dans l'aéroport de Roissy. Dès ce premier essai très remarqué (et primé à San Sebastian), le cinéaste montre sa capacité à mêler avec finesse le comique de situation à la critique sociale, qualité que l'on retrouve dans son film suivant, Tenue correcte exigée, avec cette fois pour cadre un grand hôtel dans lequel virevoltent Elsa Zylberstein et Jacques Gamblin.

Jacques Gamblin forme, avec une radieuse Sandrine Bonnaire, le couple vedette du troisième opus de Philippe Lioret, Mademoiselle, brillante comédie romantique qui séduit la critique et le public en 2001. Trois ans plus tard, le cinéaste opte pour une veine plus mélancolique avec L'Equipier. Bâti en flash-back autour d'un secret de famille, ce vibrant mélodrame fait une nouvelle fois la part belle aux acteurs : une nouvelle fois Sandrine Bonnaire, aux côtés de Philippe Torreton et Gregori Derangère. En 2006, il noircit le trait en signant le drame Je vais bien, ne t'en fais pas, emmené par une intense Mélanie Laurent.

En 2009, après trois ans d'absence, Philippe Lioret fait son retour en dirigeant pour la première fois l'acteur Vincent Lindon dans le drame social Welcome, puis récidive une deuxième fois avec Toutes nos envies, un drame amoureux sur fond de justice française. Il faut ensuite attendre 2016 pour découvrir le nouveau long métrage de Philippe Lioret. Il s'agit du drame Le Fils de Jean, centré sur un jeune homme se rendant au Canada pour y rencontrer sa famille qu'il n'a jamais vue. Quatre ans plus tard, il livre le téléfilm Paris-Brest porté par Anthony Bajon, qui est un drame sur la famille et les non-dits.

Début 2023, il fait son retour au cinéma avec 16 ans, une relecture moderne de Roméo et Juliette portée par les jeunes talents Sabrina Levoye et Teïlo Azaïs. Un an plus tard, Philippe Lioret est accusé par 10 actrices de "baisers forcés" et de "gestes déplacés". La cellule investigation de Radio France a mené une vaste enquête. Certaines affirment que le cinéaste leur a indûment demandé de montrer leur poitrine. Les faits concernent le casting du film Toutes nos envies, sorti en novembre 2011, dont les rôles principaux sont assurés par Vincent Lindon et Marie Gillain (laquelle fait partie des plaignantes).