Adolescente cinéphile et militante (gauchisme, féminisme), la jeune Pascale Ferran anime un ciné-club lycéen. Le bac en poche, elle étudie le 7ème art à Paris III, où elle a pour professeur Serge Daney.

Après la co-réalisation (avec Didier Marty) d'un premier court métrage, Anvers, en 1980, elle intègre l'IDHEC, prestigieuse école de cinéma. Au sein de sa promotion, elle noue une complicité durable avec Arnaud Desplechin, Eric Rochant et Pierre Trividic, qui co-écrit son film de fin d'études, Souvenir de Juan-Les-Pins (inspiré par Patricia Highsmith), et collaborera plus tard avec elle sur ses longs métrages. A sa sortie de l'école, elle travaille comme co-scénariste (Gardien de la nuit) et réalise plusieurs autres courts, dont Le Baiser, présenté en 1990 au Festival de Cannes.

Après lui avait prêté main forte au moment de l'écriture de La Sentinelle, Pascale Ferran consulte son ami Desplechin pendant l'élaboration du scénario de son premier long métrage, Petits Arrangements avec les morts. Réflexion grave mais stimulante sur le deuil et les liens familiaux, ce coup d'essai décroche la Caméra d'or à Cannes en 1994 et vaut à la réalisatrice d'être comparée à Resnais pour le mélange de finesse psychologique et d'ambition formelle (le récit est construit en triptyque).

Pascale Ferran se voit ensuite proposer par le directeur du Théâtre National de Strasbourg de mettre en scène un film interprété par les apprentis comédiens : ce sera L'âge des possibles, primé à Venise et Belfort (et diffusé sur Arte avant sa sortie en salles en 1995), le portrait de jeunes gens partagés entre utopie et inquiétude face à l'avenir. Après un silence de dix ans, et quelques projets inaboutis, la réalisatrice revient en 2006 avec Lady Chatterley, une adaptation du classique de la littérature érotique avec Marina Hands dans le rôle-titre.