Après une maîtrise de chinois, Renaud Cohen rentre à La Fémis dont il sort diplômé en 1992 (3e promotion, département réalisation). Il y réalise son premier court-métrage de fiction, Réflexions d'un garçon, qui obtient le Prix spécial du jury d'Edimbourg, le Grand Prix de la jeunesse au festival de Seine-Saint-Denis et le Prix du Public au Festival de Genève. Il réalise par la suite plusieurs documentaires, dont Porteurs d'ombres électriques (1993), Le Maître des singes (1996), L'Hôtel des réfugiés (1999), Les Petits Pains du peuple (1999), et Bienvenue au village modèle (2006). Il est résident, en 1998, à la Villa Médicis dans la section scénario. Amateur de comédie burlesque, Renaud Cohen cite Woody Allen, Nanni Moretti, Ernst Lubitsch et Charlie Chaplin parmi ses cinéastes préférés. En 2000, il réalise son premier long métrage de fiction, Quand on sera grand, avec Mathieu Demy, Amira Casar et Maurice Bénichou. Le film est récompensé par le Prix du Public au Festival Premier Plan d'Angers et il est sélectionné au Festival de San Sebastian. Son dernier film, Les Chinois et moi, long métrage documentaire sur le tournage d’une série TV à Marseille, est sorti en salle en mai 2019.