Réalisateur et scénariste belge, Olivier Masset-Depasse intègre l'IAD (Institut des arts de diffusion) avec la volonté de devenir cinéaste. Il tourne en 2000 son premier court métrage, Chambre froide, situé dans les faubourgs d'une cité industrielle, puis en 2004 Dans l'ombre, deux films centrés sur des personnages féminins prêts à tout pour atteindre leur but. Son premier long métrage, Cages (2006), raconte une passion amoureuse destructrice entre les personnages incarnés par Anne Coesens et Sagamore Stévenin. Il connaît un rayonnement international avec Illégal (2010), thriller psychologique à charge sociale sur les centres de rétention pour sans-papiers, présenté au Festival de Cannes 2010, sélectionné pour représenter la Belgique aux Oscars 2011 et nommé au César du meilleur film étranger. En 2014, il réalise le téléfilm Sanctuaire, thriller historique sur la lutte entre l'ETA et le GAL dans les années 1980. Il revient au long métrage avec Duelles (2019), suspense psychologique porté par Veerle Baetens et Anne Coesens, sélectionné dans une vingtaine de festivals internationaux dont Toronto. Il travaille ensuite sur l'adaptation de la bande dessinée Largo Winch.
Masset-Depasse définit lui-même son cinéma comme des « films d'action psychologiques », caractérisés par un montage nerveux et une caméra inquisitrice qui fouille les corps et les âmes de ses personnages, à l'aise aussi bien dans la passion amoureuse que le film militant ou le thriller politique.
Illégal a été sélectionné pour représenter la Belgique à l'Oscar du meilleur film en langue étrangère en 2011 et nommé au César du meilleur film étranger, tout en remportant le prix SACD à la Quinzaine des réalisateurs de Cannes ainsi que le prix FIPRESCI de la meilleure actrice pour Anne Coesens au Festival de Palm Springs. Cages a reçu le prix du public et du jury jeune au Festival du film francophone de Namur. Sanctuaire a été récompensé du FIPA d'or de la meilleure interprétation féminine et du FIPA d'or de la meilleure œuvre originale à Biarritz.
Il tourne à plusieurs reprises avec l'actrice Anne Coesens, présente dans Cages, Illégal et Duelles.
Son œuvre revient sur l'enfermement, qu'il soit mental ou physique, la quête d'émancipation face à la domination, ainsi que le manque de communication et les conflits relationnels qui en découlent.