Philippe Ramos tourne plusieurs courts métrages à partir des années 1990 puis réalise son premier long métrage, Adieu pays, avec Philippe Garziano, Frédéric Bonpart et Anne Azoulay. Cette chronique d'une famille dans un petit village sort en salle discrètement en 2003.

Ramos enchaîne avec un court métrage, Capitaine Achab, librement adapté du Moby Dick d'Herman Melville, avec Frédéric Bonpart (dans le rôle d'Achab), Valérie Crunchant et Jean-Paul Bonnaire. Ce film obtient le prix de la presse au Festival du film court de Paris (2003) et au Festival Côté court de Pantin (2004). Capitaine Achab fait l'objet d'une diffusion sur la chaine Arte dans la série Portraits et bénéficie d'un accueil remarqué par la presse (Libération et Les Inrockuptibles notamment) lors de la Quinzaine des réalisateurs 2004 au Festival de Cannes. Philippe Ramos est rapidement assimilé à la nouvelle génération du cinéma d'auteur français, aux côtés de cinéastes comme Yves Caumon, Jean-Paul Civeyrac, Alain Guiraudie, Laurent Achard, les frères Larrieu ou Alain Raoust.

En 2006, Philippe Ramos se lance dans une nouvelle adaptation de Moby Dick mais cette fois dans un format long. Denis Lavant y interprète le capitaine Achab et partage l'aventure avec Dominique Blanc, Carlo Brandt, Jean-François Stévenin, Jacques Bonnaffé, Hande Kodja et Bernard Blancan. Cette très libre adaptation, empreinte d'une grande beauté picturale, vaut à Philippe Ramos le Prix de la mise en scène au Festival de Locarno 2007 et un bel accueil public.

En 2010, Philippe Ramos poursuit son approche des grands mythes avec un long métrage consacré à la dernière année de la vie de Jeanne d'Arc, intitulé Jeanne captive, avec Clémence Poésy dans le rôle titre. Le film obtient une sélection au Festival de Cannes 2011 dans la Quinzaine des Réalisateurs.

En 2015, il sort son quatrième long, Fou d'amour, qu'il adapte de son propre court métrage Ici-bas (1996), s'inspirant de l'affaire du curé d'Uruffe. Avec ce film, il remporte le Grand prix des Amériques au Festival des films du monde de Montréal.