Formé à l'I.D.H.E.C où il est entré en 1980, Philippe Le Guay collabore en 1986 à l'écriture de 15 août, le premier film de Nicole Garcia, avant d'écrire et réaliser son premier long métrage, Les Deux Fragonard qui sort sur les écrans en 1989.

Acteur occasionnel, Philippe Le Guay travaille par la suite pour la télévision, où il participe à l'écriture de quelques téléfilms comme Urgence d'aimer ou Ascension Express en 1992 et réalise en 1993 Rhésus Roméo, toujours pour la télévision. En 1995 sort son deuxième long-métrage, L' Année Juliette, une comédie avec Fabrice Luchini et Philippine Leroy-Beaulieu.

Après Trois Huit en 2001, drame inspiré d'un fait réel sur le harcèlement moral en entreprises, Philippe Le Guay revient à un registre plus léger avec Le Coût de la vie (2003), une comédie sur l'argent où il retrouve Fabrice Luchini et réunit notamment Vincent Lindon et Claude Rich. Puis il réalise une nouvelle comédie sur le registre du bonheur avec Du jour au lendemain où l'on retrouve Benoît Poelvoorde dans le rôle principal.

Après une réalisation pour le petit écran, le cinéaste donne pour la troisième fois la vedette à Fabrice Luchini dans Les Femmes du 6e étage, une satire sociale, entourant son acteur fétiche d'un cortège de femmes, dont Sandrine Kiberlain et l'espagnole Carmen Maura.

Rebelote en 2013 avec la comédie Alceste à bicyclette, où Luchini campe, aux côtés de Lambert Wilson, un comédien de théâtre qui reprend du service. Deux ans plus tard, le cinéaste poursuit avec la comédie dramatique Floride, dans laquelle Jean Rochefort incarne une personne atteinte de la maladie d'Alzheimer (son dernier rôle). Sa fille (Sandrine Kiberlain) cherche à tout prix à l'aider.

En 2018, Philippe Le Guay dirige François Cluzet dans Normandie Nue, une comédie agricole où ce dernier campe un maire déterminé à sauver son village de Normandie. Trois ans plus tard, le metteur en scène change de registre mais fait à nouveau appel à Cluzet pour le thriller L'Homme de la cave. L'acteur y joue un négationniste on ne peut plus inquiétant face à Jérémie Renier et Bérénice Bejo.