Diplômé de l'Université McGill en littérature et du European Film College, Danemark, Philippe Lesage réalise en 2006 un premier long métrage, Pourrons-nous vivre ensemble ?, sur le sociologue Alain Touraine et la crise des banlieues parisiennes. En 2008-2009, il retourne au European Film College pour y enseigner le documentaire. 

Entre-temps, deux autres longs métrages se succèdent : Comment savoir si les petits poissons sont heureux ?, qu'il réalise avec son frère Jean-François Lesage, et Ce cœur qui bat (2010). Sélectionné aux Rencontres internationales du documentaire de Montréal 2010, Ce cœur qui bat y remporte le prix de la meilleure œuvre québécoise/canadienne et celui du Meilleur espoir Québec/Canada. 

En mai 2011, une rétrospective des films de Philippe Lesage intitulée Découvrir Lesage a lieu à la Cinémathèque québécoise.À l'été 2017, il tourne son prochain long-métrage intitulé Genèse mettant en vedette Noée Abita et Théodore Pellerin.l e film est présenté le 5 août 2018 en première mondiale au Locarno Festival en compétition internationale. 

Genèse entame un fructueux parcours sur le chemin des festivals internationaux où le film accumule les prix. Il remporte la Louve d'or du meilleur film et du meilleur acteur (Théodore Pellerin) de la compétition internationale au Festival du nouveau cinéma de Montréal, le prix du meilleur film, du meilleur réalisateur et du meilleur acteur (Théodore Pellerin) au Festival international du film de Valladolid, et le prix du meilleur film au Los Cabos International Film Festival.