Nonostante non si abbiano fonti certe su Filippo Bellini, si ipotizza che sia stato un allievo di Federico Barocci. Luigi Lanzi si espresse sul Bellini definendolo "pittore pressoché ignoto alla istoria, ma di merito singolare". Nel 1576 la compagnia del Corpus Domini di Urbino gli diede un anticipo per una Crocifissione. Troviamo Bellini impegnato nell’affrescare l’oratorio della Compagnia della Morte di Urbino, i cui affreschi si sono consumati e sono poi scomparsi senza lasciare alcuna traccia. Sono invece rimasti intatti i due grandi quadri quali Madonna col bambino tra due Santi e Madonna in gloria adorata dai Santi entrambi conservati nella Galleria Nazionale delle Marche. In queste due tele Filippo Bellini esplicita sia nella tavolozza dei colori, sia nella scelta cromatica e stilistica, un’efficace derivazione veronesiana, che rimarrà a lungo carattere peculiare della sua poetica.

Attorno al 1585 si trasferirì a Iesi, e le Marche diventarono per lui una vera e propria fucina. A Montalboddo affrescò la Leggenda di San Gaudenzio, nel Duomo di Ancona dipense degli affreschi che andarono poi distrutti durante i bombardamenti della Seconda Guerra Mondiale. Sempre ad Ancona, nella chiesa dell’ Annunziata, è mantenuto un San Girolamo orante, mentre nella chiesa del Sacramento si trova una rovinata e poco leggibile Predica del Battista. Nel 1592, Bellini si trovava a Recanati nella chiesa di Sant'Agostino che ancora conserva una Madonna col Bambino e Santi, un Beato Girolamo e un San Lorenzo.

A Loreto, nel 1592, decorò una cappella della Basilica dove si trova anche una Circoncisione. Nel 1595 dipinse una Predica di San Giovanni per la cattedrale di Iesi. Nel 1602, Filippo Bellini è documentato a Macerata, dove si trova anche attualmente una sua opera: l'Ultima Cena.

Morì a Macerata nel 1604.