Fue el segundo hijo de Felipe IV el Hermoso y Juana I de Navarra. Así como hermano de Luis X el Obstinado y tío de Juan I el Póstumo.

A la muerte de su padre en 1314 la sucesión estaba asegurada, Felipe de Poitiers era el segundo de los tres hijos varones del rey. Luis el Obstinado asumió como rey, pero falleció solo unos meses después de ser coronado en 1316. Luis X solo tenía una hija, acusada de ser bastarda, y su nueva esposa estaba embarazada. En medio de este problema y con el trono de Francia vacante, Felipe fue declarado regente del reino de Francia hasta el nacimiento del hijo de la reina Clemencia de Hungría, en todo este revuelo se crea la ley de los varones que impide que una mujer se convierta en reina. El día 15 de noviembre de 1316 nace el hijo de Luis X, Juan I de Francia, pero el infante muere solo cinco días después, supuestamente víctima de envenenamiento.

Felipe de Poitiers fue coronado rey después de que los Estados Generales de 1317, interpretaran a su favor la ley de los varones, en perjuicio de su sobrina Juana de Navarra.

En 1307, contrajo matrimonio con Juana de Borgoña (1291-1330), quien se convierte en condesa de Borgoña entre 1315 y 1330,bajo el nombre de Juana II, después de la muerte de su madre pasará a ser condesa de Artois entre 1329 y 1330, bajo el nombre de Juana I. Fue la hija de Otón IV, conde de Borgoña y de Matilda de Artois, también llamada Mahaut de Artois, condesa de Artois. Juana de Borgoña era descendiente de Roberto I, Conde de Artois, el hermano del Rey San Luis IX de Francia).

Por este matrimonio, Felipe V de Francia se convirtió en conde palatino de Borgoña entre 1315 y 1322.

De esta unión nacieron los siguientes seis hijos:

- Juana (1308 - 1347), condesa de Borgoña (Juana III) y condesa de Artois (Juana II), casada en 1318 con Eudes IV de Borgoña, duque de Borgoña (1295 - 1349);
- Margarita (1310 - 9 de mayo de 1382), condesa de Borgoña y condesa de Artois (1361 - 1382), casada en 1320 con Luis I de Flandes (1304 - 1346), llamado Luis de Dampierre o Luis de Flandes, conde de Nevers, luego conde de Flandes y de Rethel;
- Isabel (1312 - 1348), casada el año 1323 con el delfín vienés Guigues VIII de Viena y posteriormente con el señor de Faucogney, Juan III hacia el año 1335;
- Blanca (1313 - 1358);
- Luis Felipe (1316 - 1317);
- otra hija, Juana, muerta de corta edad, sin duda hacia 1317.

Afectado de disentería y fiebre desde agosto de 1321 y luego de 5 meses de sufrimiento, muere en Longchamp cerca de París la noche del 2 al 3 de enero de 1322. Sin hijos varones vivos, la Corona Francesa pasa a su hermano Carlos.

Es inhumado en la Basílica de Saint-Denis. Su sepultura, como la de todos los otros príncipes y dignatarios que reposan en ese lugar fue profanada por los revolucionarios en 1793.