Après une première tentative manquée , Pascale Ferran intègre l'IDHEC, ancêtre de La Fémis, en 1980 où elle rencontre
Arnaud Desplechin, Éric Rochant et
Pierre Trividic. Elle est diplômée de l'école en 1983.
De 1983 à 1990, elle travaille régulièrement soit comme assistante à la télévision, soit comme co-scénariste. Pour le cinéma, avec
Jean-Pierre Limosin,
Philippe Venault ou Arnaud Desplechin, ou pour les vidéocréations de Pierre Trividic.
Elle obtient plusieurs prix internationaux pour son dernier court métrage, Le Baiser, en 1990.
En 1994, son premier long métrage
Petits Arrangements avec les morts est salué par la critique et reçoit la Caméra d'or au Festival de Cannes.
En 1995-1996, elle écrit, avec
Anne-Louise Trividic, un film pour les jeunes élèves comédiens du Théâtre national de Strasbourg, qu'elle tourne avec eux au printemps. Arte Fiction rentre dans le financement du film qui s'appellera : L'Âge des possibles. D'abord diffusé sur Arte, le film sort en salles après avoir été récompensé par le Grand Prix du jury du Festival de Belfort et le Prix Fipresci, ex-aequo à la Mostra de Venise. Il obtient ensuite deux 7 d'Or, celui du meilleur téléfilm et du meilleur réalisateur.
En 1999, la réalisation du doublage en français d'
Eyes Wide Shut de
Stanley Kubrick lui est confiée, juste après la mort du cinéaste.
En 2000, elle réalise en Floride un documentaire Quatre jours à Ocoee sur les séances d'enregistrement d'un disque de jazz avec Sam Rivers (au saxophone) et Tony Hymas (au piano). Le disque "Winter Garden" est produit par Jean Rochard pour Nato.
En 2003, elle doit renoncer deux mois avant le début du tournage et après des mois de préparation, à la réalisation d'un long métrage à moyen budget, Paratonnerre (un conte fantastique contemporain écrit avec Pierre Trividic), faute d'avoir trouvé les financements nécessaires, en particulier en provenance des télévisions en clair.
Son troisième long métrage,
Lady Chatterley, est une adaptation de Lady Chatterley et l'homme des bois, deuxième version du célèbre roman de D.H. Lawrence : L'Amant de Lady Chatterley (qui est la troisième version, considérée comme définitive par l'auteur). Le film lui-même donne lieu à deux versions distinctes. Une version pour le cinéma, d'une durée de 2 h 47, et une autre, en deux parties de 1 h 45 et 1 h 40, pour Arte, diffusée le 22 juin 2007, qui obtient à cette occasion sa meilleure audience de l'année. Le film sort en salles, le 1er novembre 2006. Il est récompensé par le prix Louis-Delluc, puis par celui des auditeurs du Masque et la Plume, sur France Inter. Il obtient en février 2007 cinq César : celui de la meilleure actrice pour
Marina Hands, de la meilleure adaptation et du meilleur film; ainsi que deux César techniques : meilleure image pour Julien Hirsch et meilleurs costumes pour Marie-Claude Atlot. En mai 2007, Marina Hands obtient le prix d'interprétation féminine au Festival du film de TriBeCa à New-York. Le film a une importante carrière à l'international où il est vendu dans plus de 25 pays.
En mai 2007, elle préside le jury de la sélection Un Certain Regard au Festival de Cannes.