Phan Gia Nhật Linh sinh năm 1979 tại thành phố Hồ Chí Minh, anh có đam mê với điện ảnh từ lúc còn trẻ.[1] Tuy vậy, sau khi tốt nghiệp cấp trung học phổ thông, anh lại theo học Trường Đại học Kiến trúc vì "mê hai đạo diễn James Cameron và Luc Besson" và "hai ông đạo diễn này đều xuất thân từ một trường kiến trúc".[1]

Năm 1997, anh bắt đầu viết bình luận điện ảnh dưới bút danh Phan Xi Nê cộng tác với các tờ báo và tạp chí điện ảnh. Năm 2002, anh làm thư ký của tòa soạn Tạp chí Điện ảnh Kịch trường. Cuối năm 2006, anh nhận được học bổng của quỹ Ford tại Việt Nam về đào tạo ngành làm phim và theo học tại Khoa điện ảnh trường Đại học Nam California, Hoa Kỳ.

Tốt nghiệp năm 2011, anh trở về Việt Nam và tham gia nhiều dự án điện ảnh khác nhau, như đạo diễn hậu trường cho bộ phim Cưới ngay kẻo lỡ của đạo diễn Charlie Nguyễn, hay phó đạo diễn bộ phim Mỹ nhân kế của đạo diễn Nguyễn Quang Dũng.

Năm 2015, Phan Gia Nhật Linh ra mắt bộ phim đầu tay do chính anh làm đạo diễn Em là bà nội của anh, bộ phim điện ảnh Việt Nam ăn khách nhất vào thời điểm đó.