Pēc piespiedu emigrācijas, bēgot no nacisma, F. Langa karjera sekmīgi turpinājās arī ASV, Holivudā 20. gs. 30.–50. gados. Vācu ekspresionismam raksturīgās spriedzes un depresijas noskaņas viņš nereti izmantoja arī savās Holivudā tapušajās filmās. Savu karjeru mākslās F. Langs uzsāka pēc dienesta Austrijas armijā un dalības Pirmajā pasaules karā, kur tiek vairākkārtīgi ievainots. Pēc demobilizācijas viņš izmēģināja spēkus kā teātra aktieris Vīnē. Sāka rakstīt scenārijus. Pirmā filma pēc F. Langa scenārija tika uzņemta 1917. gadā – "Kāzas ekscentriķu klubā" (Die Hochzeit im Exzentrik Klub). 1918. gadā vācu producents Ērihs Pommers (Erich Pommer) F. Langam piedāvāja kontraktu ar Berlīnes studiju Decla (Decla-Film-Gesellschaft Holz & Co). F. Langa debija režijā pēc paša scenārija bija filma "Jauktenis" (Halbblut, 1919). No 1920. gada sadarbojās ar kompāniju UFA (Universum Film-Aktien Gesellschaft) Berlīnē. Vācu perioda filmās dominē fatālisms, piemēram, alegoriskajā filmā "Nogurusī nāve" (Der müde Tod, 1921), un kriminālās psiholoģijas tēma, piemēram, filmā "Mabūze – spēlmanis" (Dr. Mabuse, der Spieler, 1922). Viens no vērienīgākajiem Vācijas perioda darbiem ir episkā varoņdrāma "Nībelungi" (Die Nibelungen, 1924). Tehnoloģisko perfekciju un īpašu novatorismu F. Langs sasniedza filmā "Metropole" (Metropolis, 1927), darbā, kas ar apokaliptiskām nākotnes vīzijām un robotizētas sabiedrības attēlojumu ir viens no nozīmīgākajiem 20. gs. 20. gadu kinodarbiem. Tās futūristiskais dizains un savam laikam revolucionārie specefekti būtiski ietekmējuši fantastikas žanra attīstību 20. gs. kinomākslā.

F. Langa pirmā skaņu filma "M" (M, 1931) ir neirotisma un spriedzes piesātināts trilleris par bērnu slepkavas vajāšanu. Gan filmā "M", gan pēdējā Vācijā tapušajā darbā "Doktora Mabūzes testaments" (Das Testament des Dr. Mabuse, 1933) viņš analizē noziedzīgas psihes īpatnības, duālas apziņas, varmācības, arī vācu sabiedrības autoritārisma potenciālu. Nacistiskajā Vācijā šī filma tika aizliegta, tomēr Jozefs Gēbelss (Paul Joseph Goebbels), izpildot Ādolfa Hitlera  (Adolf Hitler) norādījumus, piedāvāja F. Langam kļūt par studijas UFA māksliniecisko vadītāju – Trešā reiha kinoindustrijas vadoni.

1933. gadā F. Langs nekavējoties bēga no Vācijas uz Parīzi. Francijā viņš uzņēma filmu "Lilioms" (Liliom, 1934), šajā pat gadā viņš pieņēma studijas MGM (Metro-Goldwyn-Mayer, Studios Inc.) vadītāja Deivida O. Selznika (David O. Selznick) piedāvājumu strādāt Holivudā. ASV F. Langs ieradās 12.06.1934.

Pirmā Holivudā tapusī filma ir "Niknums" (Fury, 1936). Filmā "Tu dzīvo tikai vienreiz" (You Only Live Once, 1937) jau iezīmējas film noir raksturīgā tematika un stilistika.

Līdz 1956. gadam ASV F. Langs  uzņēma 22 filmas – vairums no tām tiek uzskatītas par film noir šedevriem: "Sieviete logā" (Woman in the Window, 1944), "Sārtā iela" (Scarlet Street, 1945), "Noslēpums aiz durvīm" (Secret Beyond the Door, 1947), "Sadursme naktī" (Clash by Night, 1952), "Lielais drudzis" (The Big Heat, 1953), "Zilā gardēnija" (The Blue Gardenia, 1953), "Kamēr pilsēta guļ" (While City Sleeps, 1956). Filmējis arī vesternus – "Frenka Džeimsa atgriešanās" (The Return of Frank James, 1940) un "Western Union" (Western Union, 1941), izmantojot unikālo krāsu kino tehnoloģiju Technicolor, kā arī vesternu "Rančo ar sliktu slavu" (Rancho Notorious, 1951) – ar Holivudas zvaigzni Marlēni Dītrihu (Marlene Dietrich) sev netipiskā žanrā un lomā.

Karjeras izskaņā neilgi strādāja arī Vācijā, kur veidoja eksotiskas piedzīvojumu drāmas "Bengālijas tīģeris" (Tiger of Bengal/Der Tiger von Eschnapur, 1959) un "Mīlestības šķirsts" (The Tomb of Love/Das indische Grabmal, 1959). Tika uzņemta arī trešā filma par noziedzinieku Doktoru Mabūzi  – "Doktora Mabūzes 1000 acis" (The 1000 Eyes of Dr. Mabuse, 1960), kas bija  F. Langa 43. un pēdējā filma režisora karjerā.

Filmējies arī kinorežisora lomā Žana Lika Godāra (Jean-Luc Godard) filmā "Nicinājums" (Le mépris, 1960), viņš ir arī sava varoņa tekstu autors.