Murnau estudió filosofía, historia del arte y literatura en las universidades de Heidelberg y Berlín. En 1908 se incorpora a la compañía del reconocido director Max Reinhardt, actuando en varias obras y como asistente de Reinhardt para la innovadora El milagro (1911). Después de servir en el ejército y las fuerzas aéreas alemanas durante la Primera Guerra Mundial, Murnau trabajó en Suiza, donde dirigió cortometrajes de propaganda para la embajada alemana. Dirigió su primer largometraje, Der Knabe in Blau (El muchacho de azul) en 1919. Durante los años siguientes, Murnau hizo películas de naturaleza expresionista o sobrenatural, como Der Januskopf (1920; La cabeza de Janus), una variación muy elogiada de la historia de Jekyll-and-Hyde protagonizada por Bela Lugosi y Conrad Veidt. Desafortunadamente, esta y la mayoría de las primeras películas de Murnau se perdieron o sobrevivieron solamente fragmentos de ellas.
Sobrevive la impresión completa de la primera obra importante de Murnau, Nosferatu (1922), que muchos consideran la adaptación de pantalla más efectiva del Drácula de Bram Stoker. Evitando los matices psicológicos, Murnau trató el tema como pura fantástico y, con la ayuda del célebre cineasta Fritz Arno Wagner, produjo efectos visuales apropiadamente macabros, como imágenes negativas de árboles blancos contra un cielo negro. Igualmente memorable fue la aparición espantosa y cadavérica del actor Max Schreck (cuyo nombre en alemán significa “terror máximo”) en el papel del vampiro. Aunque fue un hito cinematográfico, Nosferatu iba a ser una de las últimas películas de Murnau de género sobrenatural.
Der letzte Mann (1924; “El último hombre”), protagonizada por Emil Jannings en uno de sus papeles con sello propio, fue una colaboración entre Murnau y el renombrado guionista Carl Mayer, y estableció la reputación de Murnau como uno de los principales directores alemanes. La película rastrea las vicisitudes de un orgulloso y anciano portero que está emocionalmente destrozado luego de que su hotel lo degradara al trabajo de encargado de baños. El estilo de cámara móvil de Der letzte Mann tuvo un impacto internacional en el cine. La cámara se movió por las calles de la ciudad, las viviendas llenas de gente y los pasillos de los hoteles, y desempeñó un papel integral en la película al registrar personas e incidentes desde un punto de vista limitado. Delimitado por las restricciones técnicas de la época, el destacado cineasta. Karl Freund empleó técnicas tan ingeniosas como cámaras montadas en bicicletas y cables aéreos para crear un torbellino de imágenes subjetivas. Durante una memorable secuencia, Freund se ató una cámara a la cintura y tropezaba en el set mientras estaba en patines para retratar el punto de vista del protagonista borracho. También es impresionante el hecho de que la historia se cuenta completamente en pantomima: solo se usa una tarjeta de título en toda la película muda de 77 minutos. La cámara móvil y un uso magistral de la luz y las sombras, técnicas desarrolladas más adelante en sus películas posteriores, le valieron a Murnau el apodo del Gran Impresionista.
Las dos últimas películas alemanas de Murnau, fueron adaptaciones del Tartufo de Molière (1925) y Fausto de Goethe (1926), fueron películas lujosas y entretenidas que presentaron nuevamente el trabajo de cámara y el uso atmosférico de las sombras de Murnau. Ambas películas fueron protagonizadas por Jannings y aumentaron el prestigio internacional tanto del director como del actor. La reputación de Murnau era tal en este punto que Fox Film Corporation le ofreció un contrato en Hollywood y se le permitió usar el mismo personal de técnicos y artesanos que usó para sus películas alemanas. Su primera producción americana, Sunrise (1927), fue otra obra maestra que ha sido aclamada por muchos críticos como la mejor película muda jamás producida por un estudio de Hollywood. También fue una de las tres películas que ganaron para Janet Gaynor el primer Premio de la Academia a la mejor actriz. Desafortunadamente, fue un fiasco de taquilla, y el estudio supervisó de cerca a Murnau en sus siguientes dos producciones: Four Devils (1928) y Our Daily Bread (1929; también lanzado como City Girl ). Debido al advenimiento y la popularidad del sonido, el estudio agregó escenas de diálogo hechas apresuradamente a esta última película sin la supervisión del director, y la excelencia de las secuencias silenciosas de Murnau se vio comprometida.
