Après des études à l’EDHEC, Philippe Collin devient assistant réalisateur. Il collabore d’abord avec Jean Renoir et Marc Allégret, puis avec les cinéastes de la génération de la Nouvelle Vague. Il travaille ainsi avec Louis Malle (Zazie dans le métro, Vie privée, Le feu follet), Éric Rohmer (Le signe du lion), François Leterrier (Les mauvais coups) et Alain Cavalier (Le combat dans l’île).
Il passe lui-même à la réalisation avec des documentaires tournés pour la télévision. Ciné Follies (1977), hommage au cinéma dit « du samedi soir », est présenté au Festival de Cannes 1977.
Son premier long métrage de fiction, Le fils puni (1980), révèle un sens aigu de la poésie filmique, quand Les derniers jours d’Emmanuel Kant (1994) le situe dans la mouvance des Straub. Le caractère épuré de son univers se confirme avec Aux abois (2005), étonnante adaptation d’un roman de Tristan Bernard, avec un Élie Semoun à contre-emploi.
Philippe Collin est par ailleurs connu comme critique de cinéma, pour la presse écrite (Elle) et à la radio, où il intervient pour l’émission Le Masque et la Plume de 1985 à 2001. Il est décédé le 17 octobre 2025 à l’âge de 93 ans.