1911年前洪深分别就读于上海徐汇公学、南洋公学、天津铃铛阁中学，1912年入北京清华学校，1916年公费留学于美国俄亥俄大学，学习烧瓷工程，1919年改学戏剧，就读于哈佛大学并获硕士学位。

　　1922年回国，执教于复旦、暨南等大学，在为推进我国早期话剧运动作出卓越贡献的同时，也关注着电影事业的发展。他“是第一个主张并且写出剧本的人”（《新文学大系?戏剧导言》）。1924年闯入电影圈，与田汉、夏衍等成为挚友。他在复旦大学任教时，领导成立了“复旦剧社”，推动了大学戏剧活动。接着又与田汉等人成立了“戏剧协社”和“南国社”，成功地演出了译制剧《莎乐美》使女主角俞珊女士蜚声全国。他在联华电影制片公司作编导时，也使电影明星胡蝶荣膺电影皇后的盛名。

　　1924年，发表了中国第一个比较完整的电影剧本《申屠氏》。1925年秋，受聘于明星公司任编剧顾问，编导《冯大少爷》和《早生贵子》。1926年编导《四月里底蔷薇处处开》和《爱情和黄金》。1927年编导《同学之爱》，并把英国作家王尔德的舞台剧《少奶奶的扇子》改编搬上银幕。其早期作品，比较注重人物形象的塑造和性格心理的刻画，开中国电影“心理剧”的滥觞。

　　洪深为中国电影有声片的诞生，倾注了极大的热情。1928年，他翻译了苏联电影艺术家爱森斯坦、普多夫金等联合发表的《关于有声电影的宣言》。后为中国第一部蜡盘发音有声片《歌女红牡丹》撰写电影剧本。

　　30年代初，加入中国左翼作家联盟和左翼戏剧家联盟。1932年，与夏衍等在明星影片公司组成编剧委员会。这一年，他导演了《铁板红泪录》，加工改编了《香草美人》，编写了电影剧本《压迫》。这些影片，视野开阔，观点鲜明，反映了工人、农民的生活和斗争。其后，又陆续创作了电影剧本《新旧上海》、《梦里乾坤》、《女权》、《社会之花》、《四千金》、《镀金的城》等十余部，分别由明星、天一、联华、新华等影片公司摄成影片。

　　抗日战争期间，担任救亡演剧队的组织领导工作，进行抗敌宣传和进步的戏剧活动。抗战胜利后，他仍在大学任教，并主编《大公报》的“戏剧与电影”副刊。1946年，受聘于国泰影业公司，任特约编剧，导演了名重一时的舞台剧《丽人行》。1947年为启明影业公司编写《鸡鸣早看天》，揭露社会黑暗，憧憬光明未来。1948年，与人合作导演了《弱者，你的名字是女人》，鼓吹妇女解放，富于教育意义。

　　洪深一贯重视电影批评和电影理论建设。早在他回国之初，他为中国影片制造股份有限公司草拟的“征求影戏剧本”启事，就明确地阐明了他对电影功能的进步观点。1930年2月22日，为抵制美国辱华影片《不怕死》在沪上映，于大光明电影院当场提出严正抗议，面对苏联影片《生路》，却撰文热情地予以赞扬。他的《1933年的中国电影》一文，对左翼电影运动的成就作了全面而又精辟的分析与肯定，他还写有为数甚多的影片评论和《电影戏剧的编剧方法》、《电影戏剧的表演艺术》等理论专著。此外，他编写的《电影术语词典》，收录编剧、导演、摄影、制片、洗印、录音、广告等二十五类电影词目近六百条，并注有英文或法文。1935年在上海出版，是中国最早的电影辞典。