Kósa Ferenc 1963-ban végzett a Színház- és Filmművészeti Főiskolán. Diplomájának megszerzése után a Mafilm rendezője, majd az Objektív Stúdió egyik alapítója, 1989-1992 között Szabó Istvánnal együtt művészeti vezetője volt. Kósa Ferenc filmjeinek és dokumentumfilmjeinek nemcsak rendezője, de forgatókönyvírója, illetve Sára Sándor több filmjének (Vízkereszt, Feldobott kő) társírója volt.
A filmvilágba az 1965-ben készült Tízezer nap című diplomafilmjével robbant be, amely az első közös munkája volt Csoóri Sándor íróval (az operatőr Sára Sándor volt). Mivel a műben nevén nevezték az 1956-os forradalmat, a hatalom betiltotta az alkotást, a nyilvános bemutatót csak a külföldi siker és számos újravágás után tarthatták meg. A Tízezer nap a magyar újhullám egyik legfontosabb darabja: a cannes-i filmfesztiválon 1967-ben elnyerte a rendezői díjat. Egy évvel később a filmet beválasztották a Budapesti Tizenkettő, az 1948-1968 közötti évek tizenkét legjobbnak tartott magyar filmje közé.
Kósa Ferenc legtöbb játékfilmjét a kelet-európai diktatúrák elemzése jellemezte, különösen tekintettea az egyén és a történelem sokszor igazságtalan viszonyának tekintetében. Legnagyobb vitát kiváltó munkái mégis dokumentumfilmjei voltak: a Balczó András legendás öttusázóról készült, majd három hét után betiltott Küldetés (1977), de emlékezetes alkotás Béres Józsefről készült Az utolsó szó jogán (1976) is, melynek tíz évvel később készített egy folytatást is, a szereplők sorsát újra kamera elé helyezve.
A rendszerváltás után a magyar film drasztikusan elveszítette a közönségét. „Kósa Ferenc dupla kihívást intézett a hátát mutató, magát kérető, zord nézőtömeghez. Egyfelől a direkt, közvetlen politizálás olyan formáját kínálja, amit a magyar filmek az utóbbi években többnyire nagy ívben elkerültek, nyíltan, szemtől szembe megfogalmaz olyan igazságokat, olyan véleményeket, amelyek kimondását a közvélemény tabunak hiszi” – írta róla Létay Vera a Filmvilág hasábjain a Mérkőzés című filmje kapcsán, mely újfent 1956-os témát dolgozott fel.
Az MSZP 1989. októberi megalakulása után az országos elnökség tagja (a kultúra, a művészetek és a médiaügyek szakértője), 1990 és 2006 között a párt parlamenti képviselője volt, nevéhez fűződik többek között az első független filmtörvény megalkotása.