Марристский период
Окончил 2-й МГУ[уточнить] (1931). Филин был активным сторонником и пропагандистом ставшего к тому времени официальным Нового учения о языке Н. Я. Марра; 24-летний Филин участвовал несколькими статьями (3 статьи и анонимное предисловие) в сборнике марристов «Против буржуазной контрабанды в языкознании» (1932), где разгромной критике и прямым политическим обвинениям подверглось большинство лингвистов, не связанных с «Новым учением». Филин был одним из немногих активных марристов, имевших лингвистическое образование.
Однако на практике его собственно лингвистические работы 1930—1940-х годов, как и большинства авторов, объявлявших себя последователями Марра в этот период, уже мало связаны с «Новым учением» (эта связь фактически ограничена предисловиями) и выдержаны в ключе традиционной славистики. Таковы его первая монография «Исследования по лексике русских говоров» (1936) и компилятивная книга «Очерки истории русского языка до XIV столетия» (1940), где есть даже ссылки на расстрелянных незадолго до того оппонентов Марра славистов Н. Н. Дурново и Г. А. Ильинского.
Всю войну и до 1946 года он провел в войсках. В 1944 году Филина отпустили с фронта на три дня, для участия в диалектологической конференции в Вологде. В 1947 защитил докторскую диссертацию по теме «Лексика русского литературного языка древнекиевской эпохи» (опубликована в 1949; Марр и его положения в ней не упоминаются вообще). Речь шла о литературном языке, которому славист-эмигрант А. В. Исаченко, по утверждению Филина, отказывал в существовании. Во время разгрома марризма было обнаружено (Е. Т. Черкасова, в сборнике «Против вульгаризации и извращения марксизма в языкознании», т. 1, 1951 г.), что некоторые этимологии из этой работы Филин приводил как собственные без ссылок на источники, а классификация лексики «переписана с небольшими изменениями» у украинского «буржуазного историка» М. С. Грушевского.
В 1948 Филин в рамках борьбы с космополитизмом начал (вместе с Г. П. Сердюченко) новую кампанию по осуждению и шельмованию (действительных или мнимых) оппонентов марризма, причём от критики не были застрахованы даже такие деятели «нового учения», как И. И. Мещанинов и Н. Ф. Яковлев; стремясь обезопасить себя, они вскоре сами присоединились к этой кампании. Во время проработки осенью 1949 в Ленинградском университете скончался Д. В. Бубрих, которому ставилось в вину излишнее цитирование «буржуазных» зарубежных учёных.
Выступление Сталина с резкой критикой марризма (1950) полностью отменило филинскую кампанию; некоторое время он был вынужден по устоявшемуся ритуалу «признавать свои ошибки» и «каяться». Одно время было запрещено ссылаться на работы Филина.
1960—1980-е
В 1960-е годы начался новый карьерный рост Филина, который становится фактически преемником В. В. Виноградова на ключевых официальных постах советской лингвистики: директор Института языкознания АН СССР (1964—1968), а затем института русского языка АН СССР (с 1968 до конца жизни). Кроме того, главный редактор журнала «Вопросы языкознания» (с 1971 также до конца жизни).
Основные труды в области истории русского языка, лексикологии и лексикографии. Исследовал проблемы этногенеза славян, русской диалектологии и лингвистической географии, проблемы общего языкознания и социолингвистики, развития, структур и функций, стилевых разновидностей литературных языков, их историко-сопоставительного изучения. Один из составителей и председатель редколлегии «Словаря современного русского литературного языка» (Ленинская премия 1970). Руководитель работы по составлению многотомного «Словаря русских народных говоров». Награжден 4 орденами, а также медалями. Почётный доктор наук Ягеллонского университета.