orta öğrenimini tamamladıktan sonra bir seyahat şirketinin Ankara acenteliğinde çalışmaya başladı. Gönderdiği fotoğrafıyla Artist dergisinin 1962 yılındaki yarışmasını kazandı ve aynı yıl Memduh Ün'ün ısrarıyla "Akasyalar Açarken" filmi için kamera karşısına geçmeyi kabul etti. Böylece 13 yıl sürecek aktif oyunculuk kariyeri başladı. 1964 yılında "Kadın Berberi" filminin setinde tanıştığı yapımcı ve yönetmen Türker İnanoğlu ile evlendi ve 1965'te oğlu İlker İnanoğlu doğdu. 1974'te Türker İnanoğlu'ndan boşanan Akın, "Babaların Babası" filmiyle 1975 yılında sinemaya veda etti. Yeşilçam sinemasında aktif çalıştığı 13 yılda Ayhan Işık, Sadri Alışık, Yılmaz Güney, Cüneyt Arkın, Tarık Akan ve dönemin daha pek çok erkek yıldız oyuncusuyla çalışma imkânı buldu.

Türkan Şoray, Hülya Koçyiğit ve Fatma Girik ile birlikte "Yeşilçam'ın dört yapraklı yoncası" olarak tasvir edilmekte ve Türk sinemasının bir dönemine damgasını vurmuş önemli kadın oyunculardan biri kabul edilmektedir.

Oyunculuk kariyerinin ilk yıllarında şımarık zengin kız rollerini oynayan Filiz Akın, sonraki filmlerinde daha çok masum, kırılgan ve fedakâr kadınları canlandırmış ve siyah saçlı aktrislerin saltanatını yıkıp Türkiye sinemasında "sarışın esas kadın" sayfası açmıştır. Karakter derinliği taşıyan rollerde bulunduğu "Gurbet Kuşları", "Kader", "Ankara Ekspresi", "Umutsuzlar", "Utanç", "Acı Hayat" ve "Memleketim", Akın'ın en beğenilen filmleri arasında yer almaktadır. Akın, Ankara Ekspresi filminde canlandırdığı "Hilda" karakteriyle 1971'de kariyerinin tek Altın Portakal En İyi Kadın Oyuncu Ödülü'nü kazanmış, özellikle 2000 yılından sonra da pek çok onur ödülüne değer görülmüştür. Ayrıca Filiz Akın, sinemada aktif olduğu yıllarda "Türk sinemasının en iyi giyinen oyuncusu" ünvanına sahip olmuştur.

Filiz Akın, İstanbul'da tedavi gördüğü hastanede 82 yaşında yaşama veda etmiştir.