Estudioso de literatura, música e filosofia, faz em 1919 seu primeiro filme, O Menino Azul, com forte influência do expressionismo, movimento de vanguarda do cinema alemão.
Em 22 obras, revela-se um diretor versátil: cria desde filmes de terror, como Nosferatu (1922), baseado no romance Drácula, de Bram Stoker, até melodramas realistas, comoA Última Gargalhada (1924), ou adaptações de clássicos como Fausto (1926), da obra de Goethe. Retrata a crise dos anos anteriores ao nazismo na Alemanha e torna-se precursor da escola do kammerspiel - o cinema de caráter psicológico, filmado com câmera intimista, usada para captar de perto os sentimentos dos personagens.
Murnau muda-se para os Estados Unidos no final da década de 20 e começa a trabalhar para Hollywood. Dirige Aurora (1927), drama sobre o ciúme. Realiza em seguida Tabu (1931), filme que, junto com Luzes da Cidade, de Charles Chaplin, encerra a fase do cinema mudo. Morre num desastre de automóvel em Hollywood