Flavia Castro escreveu, dirigiu e montou seu primeiro longa-metragem, o documentário Diário de uma busca (2011), uma coprodução França/Brasil. O filme participou de mais de quarenta festivais, como o Festival Latino Americano de Biarritz onde estreiou internacionalmente e recebeu o prêmio de Melhor Documentário; Festival do Rio (Melhor Documentário e Prêmio FIPRESCI); Festival de Havana (Prêmio Especial do Juri); DocLisboa (Melhor Filme de Investigação e Melhor Filme em Língua Portuguesa); Festival De Gramado (Prêmio da Critica e Prêmio do Juri Estudantil); Forum-doc BH (Melhor Filme); IFFF Punta Del Este (Melhor Filme); Associação de Críticos de Cinema do Rio de Janeiro (ACCRJ), (Melhor Filme Brasileiro de 2011).
Deslembro (2018) foi seu primeiro longa-metragem de ficção, e teve sua estréia na Mostra Orizzonti do Festival de Veneza. Conquistou prêmios de crítica e de público, no Festival de Biarritz (Prêmio do Sindicato da Critica Francesa); Festival do Rio (FIPRESCI, Prêmio do Publico e de Atriz Coadjuvante para Eliane Giardini), Panorama Coisa de Cinema (Prêmio da Critica), Cinélatino de Pesssac, Bordeaux (Melhor Filme), Festival de Cinema Brasileiro em Paris (Melhor Filme).
Flavia acaba de finalizar o longa-metragem Cyclone (2024). E com o longa de ficção As Vitrines (2025), ela encerra a trilogia de sua “construção de lembranças” iniciada com Diário de uma busca. Essa experiência, também rendeu um relato para a revista piauí de setembro 2023, intitulado “A Embaixada”.