Филипп Горенштейн родился 23 января 1990 года в городе Санкт-Петербург. Его отец - известный театральный художник Александр Борисович Горенштейн, занимается режиссурой в театре и живописью, мать - актриса, бабушка - кукловод, а дядя - советский и российский дирижёр Марк Борисович Горенштейн - народный артист России, художественный руководитель и главный дирижёр Государственного академического симфонического оркестра России имени Е.Ф.Светланова.
Филипп окончил режиссерский факультет ГИТИСа, мастерскую А.К.Котта, В.К.Котта, В.А.Фенченко. В 2010 году сыграл эпизодические роли в телесериале «Папины дочки», режиссера А.Жигалкина и в фильме «Взрослая дочь молодого господина», режиссера М.Мкртчяна.
В 2013 году получил главную роль в фильме «Майонез». В марте 2015 года на экраны Первого канала вышел драматический сериал «Фарца», где актер сыграл роль ловеласа и денди.