Con 4 años se trasladó a Zaragoza; allí estudió Derecho aunque pronto se inclinó por el Periodismo y la Literatura.

En 1910 se traslada a Madrid donde continúa con el Periodismo. Tras el servicio militar en Marruecos, comienza a trabajar como actor cinematográfico y teatral en 1920. Al poco tiempo, Florián Rey se convierte en realizador y dirige su primera película, La revoltosa, en 1924. Le siguen La chavala (1924), El lazarillo de Tormes (1925) y Los chicos de la escuela (1925), basada en una zarzuela de Carlos Arniches (1866–1943). En su siguiente película, Gigantes y cabezudos, rodada en Zaragoza durante las fiestas del Pilar de 1925, da muestras de su talento como excelente narrador y de su extraordinaria capacidad para la puesta en escena de la iconografía popular y las tradiciones rurales.

Más tarde, con el filme La hermana San Sulpicio (1927), descubre a Imperio Argentina con la que contraería matrimonio y formaría una fecunda pareja artística. Ricardo Núñez actúa en este filme y en los siguientes trabajos del cineasta aragonés: El pilluelo de Madrid y Águilas de acero o Los misterios de Tánger. Ese año rueda también El cura de la aldea (1927). En 1928 dirige una película basada en un episodio histórico de España: Agustina de Aragón.

El paso al cine sonoro lo acomete en el año 1929 con el rodaje de La aldea maldita, obra cinematográfica considerada por muchos teóricos como el filme más importante del cine español hasta ese momento. Florián Rey cosechó tal éxito internacional con esta película que decidió rodar una segunda versión en el año 1942. Sus siguientes películas son Fútbol amor y toros (1929), Los claveles de la Virgen (1929), Su noche de bodas (1931), protagonizada por Imperio Argentina y Miguel Ligero; Lo mejor es reír (1931), La pura verdad (1931), Buenos días (1932), Sierra de Ronda (1933), el cortometraje Soy un señorito (1934) y El novio de mamá (1934).

Otros grandes éxitos internacionales fueron Nobleza baturra (1935) y Morena Clara (1936), ambas protagonizadas por Imperio Argentina.

Durante la Alemania del III Reich rodó en los estudios de la productora alemana UFA, Carmen la de Triana (1938) y La canción de Aixa (1939). En 1940, instaurado el régimen franquista, Florián Rey dirige La Dolores, protagonizada por Conchita Piquer.

A comienzos de los años 40 rodará ¡Polizón a bordo! (1941), Éramos siete a la mesa (1942), Ídolos (1943), Orosia (1944) y Ana María (1944). A partir de ese momento comienza la decadencia de su cine motivada por varias causas, entre ellas, la separación de la actriz Imperio Argentina. Sus siguientes largometrajes son La luna vale un millón (1945), Audiencia pública (1946), La nao capitana (1947), Brindis a Manolete (1948), La cigarra (1948), Cuentos de La Alhambra (1950), protagonizada por Carmen Sevilla y José Isbert; Tres citas con el destino (1954), codirigida junto a León Klimovsky y al director mexicano Fernando de Fuentes; La cruz de mayo (1954), La moza del cántaro (1954), La danza de los deseos (1954) y Polvorilla (1956).

Retirado del cine, el fecundo cineasta zaragozano montó un restaurante de carretera para turistas en las cercanías de Benidorm.

Su ciudad natal instauró hace nueve años el Premio Florián Rey en las jornadas de cine “Villa de La Almunia” que se celebran anualmente.