Humoriste célèbre pour ses one-man-show, François-Xavier Demaison débute au cinéma en 2005, avec un petit rôle d’agent immobilier dans Tout pour plaire de Cécile Telerman. Il enchaîne ensuite les apparitions, chauffeur dans Olé ! (2005) de Florence Quentin, médecin dans Le premier jour du reste de ta vie (2008) de Rémi Bezançon, vendeur de chevaux dans Disco (2008) de Fabien Onteniente, ou responsable d’accueil dans Musée haut, musée bas (2008) de Jean-Michel Ribes.
François-Xavier Demaison est propulsé tête d’affiche du jour au lendemain en interprétant le rôle-titre du biopic Coluche : L’histoire d’un mec, réalisé cette même année par Antoine de Caunes, et qui lui vaut d’être nommé au César du meilleur acteur.
Depuis, il ne cesse de tourner, en premier ou en second rôle, sa filmographie accordant une place primordiale à la comédie. Les spectateurs le retrouvent ainsi en juriste fauché dans Tellement proches (2009) de Nakache et Todélano, surveillant général dans Le petit Nicolas de (2009) de Laurent Tirard, homme d’affaires dans Comme des frères (2012) de Hugo Gélin, curé de Lourdes dans Tout le monde debout (2018) de Franck Dubosc, ou cocréateur du Divorce Club (2020) pour Michaël Youn.
Mais François-Xavier Demaison opte parfois pour un registre plus sombre, chauffeur de taxi dans 360 (2012) de Fernando Meirelles, ou financier spéculateur dans L’outsider (2016) de Christophe Barratier.
