Закончив учёбу во французской кинематографической школе «Ля Феми» (фр. La Femis), Озон создал несколько короткометражных фильмов, в частности, «Маленькая смерть» (фр. La Petite Mort, 1995), «Летнее платье» (фр. Une robe d'?t?, 1996) и «Посмотри на море» (фр. Regarde La Mer, 1997) (все три были выпущены в России единым сборником под общим названием «Нарцисс у кромки лета»). В этих и других короткометражках тех лет уже проявился характерный для Озона стиль. Его первым полнометражным режиссёрским дебютом стала лента «Крысятник» (фр. Sitcom, 1998), которая была хорошо воспринята критиками и зрителями.
После адаптации сценария Фасбиндера под названием «Капли дождя на раскаленных камнях» (фр. Gouttes d’eau sur pierres br?lantes, 2000), Озон снял фильм, который сделал его имя широко известным за пределами Франции — «8 женщин», где сыграла плеяда таких звёзд французского кинематографа, как Катрин Денёв, Изабель Юппер, Фанни Ардан и Эммануэль Беар. Этот фильм завоевал коммерческий успех во многом благодаря удачному сочетанию музыкальных ретро-номеров, детективной истории убийства Робера Тома и сценографии в стиле голливудских фильмов 1950-х годов.
В 2003 году был выпущен фильм «Бассейн» (англ. Swimming Pool, 2003), в котором снялись Шарлотта Рэмплинг и Людивин Санье. По мнению самого Озона, это очень личный фильм, который раскрывает секреты трудной работы над написанием романа или сценария. «Бассейн» стал первым англоязычным фильмом режиссёра.
В 2004 году Озон завершил работу над фильмом «5x2», в котором показаны пять этапов разрушения брака двух людей. 2005 год ознаменовался выходом на экраны картины «Время прощания» (фр. Le Temps Qui Reste). Картина повествует о судьбе молодого фотографа-гея (в исполнении Мельвиля Пупо), которому поставлен диагноз «неизлечимый рак» и который медленно угасает от болезни. Из родных и близких он доверяет страшную новость только своей бабушке (ее играет Жанна Моро), отношения с которой складываются у него необыкновенно тепло.
Как заявил сам Франсуа Озон во время встреч со зрителями и журналистами на 49-м Лондонском кинофестивале в октябре 2005 года, в скором времени он приступит к работе над «историческим фильмом об Англии». Не исключено также, что режиссёр снова может возобновить работу в жанре короткометражного кино.
В 2007 году на экраны вышел фильм «Ангел», снятый по одноимённой повести Элизабет Тейлор. Картина, действие которой происходит в Англии в начале ХХ века, рассказывает о судьбе писательницы Энджел Деверелл. Фильм в основном снимался в поместье Тинтесфилд близ Бристоля, а также в других районах Великобритании и в Бельгии.
Франсуа Озон не скрывает свою гомосексуальность. В той или иной степени, персонажи нетрадиционной ориентации и связанные с этим элементы сюжета присутствуют практически во всех его работах.