Cédric Kahn débute comme stagiaire-monteur pour le film Sous le soleil de Satan de Maurice Pialat puis réalise son premier court métrage Les Dernières Heures du millénaire en 1990. Deux ans plus tard, il présente en avant-première au Festival Premiers Plans son premier long métrage Bar des rails puis reçoit le prix Jean Vigo avec son film suivant Trop de bonheur et le Prix Louis-Delluc avec L’Ennui en 1998. Il est en compétition au Festival de Cannes en 2001 avec Roberto Succo puis réalise Feux rouges avec Carole Bouquet et Jean-Pierre Darroussin qui est présenté en compétition officielle à la Berlinale, L’Avion avec Vincent Lindon et Isabelle Carré, Les Regrets avec Valeria Bruni-Tedeschi et Yvan Attal et Une vie meilleure avec Guillaume Canet et Leïla Bekhti. Après une première expérience d’acteur dans N’oublie pas que tu vas mourir de Xavier Beauvois, on le retrouve vingt ans plus tard dans Alyah et Les Anarchistes d’Elie Wajeman, Tirez la langue, Mademoiselle d’Axelle Ropert, Un homme à la hauteur de Laurent Tirard et L’Économie du couple de Joachim Lafosse. En 2014, il obtient le Prix spécial du Jury au Festival de San Sebastiàn pour son film Vie sauvage avec Mathieu Kassovitz et en 2018, son acteur principal remporte l’Ours d’argent du meilleur comédien au Festival de Berlin pour son film La Prière. On a pu le voir aussi dans Cold War de Pawel Pawlikowski, dans Marche ou crève de Margaux Bonhomme et dans la série Dix pour cent dans lequel il joue son propre rôle aux côtés d’Isabelle Huppert. Son onzième long métrage, Fête de Famille avec Catherine Deneuve et Emmanuelle Bercot est sorti en 2019.

Récemment, il a réalisé Making-of avec Jonathan Cohen, Denis Podalydès et Stefan Crepon et Le procès Goldman avec Arieh Worthalter et Arthur Harari qui a fait l’ouverture de la Quinzaine des cinéastes à Cannes en 2023.