Kurmaca ve belgesel filmler yazıp yöneten Pelin Esmer Boğaziçi Üniversitesi’nde sosyoloji okuduktan sonra Yavuz Özkan’ın Z1 Film Atölyesine devam etti. Belgesel ve kurmaca filmlerde yönetmen yardımcılığı yaptı, ardından kendi film şirketi Sinefilm‘i kurdu. 2001 yılından itibaren bağımsız filmler yapmaya başladı; Koleksiyoncu, Oyun, 11’e 10 Kala, Gözetleme Kulesi, İşe Yarar Bir Şey ve Kraliçe Lear filmlerini çekti.
Belgesel filmi Oyun (2005), uluslararası açılışını San Sebastian Film Festivali’nde yaptı. Dünya çapında elliden fazla festivalde gösterildi ve Tribeca Film Festivali’nde “En İyi Belgesel Yönetmeni Ödülü” de dahil olmak üzere pek çok ödül aldı.
İlk kurmaca filmi 11’e 10 Kala (2009) Cannes Film Festivali Cinefondation’a seçilen altı projeden biri oldu. Esmer, filminin senaryosunu burada tamamladı. 11’e 10 Kala, San Sebastian Film Festivali’nin resmi seçkisinde gösterildi, uluslararası birçok ödül aldı, Türkiye, Fransa ve Almanya’da gösterime girdi.
Açılışını Toronto ve Rotterdam Film Festivalleri’nde yapan ikinci kurmaca filmi Gözetleme Kulesi (2012), pek çok ülkede ve Caravanserai Programı’nın bir parçası olarak ABD’nin beş farklı eyaletinde gösterildi.
Üçüncü kurmaca filmi İşe Yarar Bir Şey (2017), Türkiye’de aldığı FIPRESCI en iyi yönetmen, en iyi senaryo, en iyi kadın oyuncu ödüllerinin yanı sıra Talinn Black Nights Film Festivali’nde de en iyi senaryo ödülüne layık görüldü.
2018’de DAAD Misafir Sanatçı Programı tarafından Berlin’e davet edilen Pelin Esmer burada belgesel filmi Kraliçe Lear‘ı (2019) geliştirdi. Galasını Saraybosna Film Festivali’nde yapan Kraliçe Lear yurt dışı festivallerinde yolculuğuna devam ederken Türkiye’de Adana Altın Koza Film Festivali’nde Yılmaz Güney Ödülü ve SİYAD Cüneyt Cebenoyan ödülüne layık görüldü.
Camargo Foundation tarafından 2019 sonbaharında Fransa – Cassis’deki sanatçı rezidansına davet edilen Pelin Esmer orada yeni kurmaca film projesi üzerine çalışmaya başladı. Halen bu projeyi geliştirmektedir.