Director, guionista y productor de cine y televisión. Comenzó en el medio fílmico a finales de los años 40 trabajando como ayudante de dirección de su padre, Eusebio Fernández Ardavín. En 1952 dirigió su primer largometraje, el drama La llamada de África, de la que también escribió el guión. Sus siguientes películas son ¿Crimen imposible? (1954), la coproducción hispano–italiana La puerta abierta (1957), por la que recibió el Segundo Premio del Sindicato Nacional del Espectáculo; y el drama …Y eligió el infierno (1957), que recibió el Premio a la Mejor Película del Círculo de Escritores Cinematográficos y la Mención Especial del Sindicato Nacional del Espectáculo. En 1959 adaptó la obra homónima El lazarillo de Tormes con la que Fernández Ardavín no sólo fue galardonado por el Círculo de Escritores Cinematográficos y por el Sindicato Nacional del Espectáculo, sino que también obtuvo el Oso de Oro y el Premio CIDALC en el Festival de Cine de Berlín.

Comienza los años 60 dirigiendo el cortometraje Ballet español (1960), la comedia Festival (1961) y el melodrama Cerca de las estrellas (1962), condecorado con el Premio Ciudad de Valladolid con motivo de su festival de cine; el Premio a la Mejor Película en Lengua Castellana en el Festival de Cine de Mar del Plata (Argentina); y el Primer Premio del Sindicato Nacional del Espectáculo.

Dos años más tarde rueda el cortometraje documental Viaje fantástico en globo (1964). Su siguiente trabajo fue el documental Quijote ayer y hoy (1965), inspirado en la novela de Miguel de Cervantes (1547–1616). Su siguiente trabajo pertenece también al género documental: Cartas de un peregrino (1965). Ese año dirige también el drama La frontera de Dios (1965), basada en la novela homónima de José Luis Martín Descalzo.

En 1966 rueda los cortos Saulo de Tarso y San Pablo en el arte y, al año siguiente, los documentales Pasaporte para la paz (1967) y Tour Spagne (1967), inspirado en la novela Viaje por España, de Jean Charles Davillier. Sus siguientes documentales son: Viaje por Aranjuez (1968), sobre la localidad del sur de Madrid; El turismo de don Pío (1968), Lladró: porcelanas de hoy (1968) y Llantares de España (1969), de temática gastronómica.

En 1969 estrena también la adaptación de la novela de Fernando de Rojas (1470–1541), La Celestina, ganadora del Primer Premio del Sindicato Nacional del Espectáculo.

Comienza los años 70 dirigiendo la película de ficción Hembra (1970), en la que actuó Emma Cohen y que recibió el Trecer Premio del Sindicato Nacional del Espectáculo; y los documentales Por caminos de Castilla (1971), Memorias de un pájaro (1971), Los amores de Pío (1971), Objetivo: seguridad (1972), El muestrario (1973) y El escaparate (1973). En 1975 regresa al género de la ficción con el drama No matarás. Al año siguiente sigue rodando documentales: Las últimas postales de Stephen (1976), Tierras de vino (sol en botellas I) (1976) y Airiños (1976), basado en poemas de Rosalía de Castro (1837–1885).

En 1977 adapta la novela homónima de Benito Pérez Galdós (1843–1920) Doña Perfecta, pero sigue dirigiendo documentales: Guía de Santiago de Compostela (1977), La mujer en Goya (1977), Toque de alba (1977), nuevamente inspirado en poemas de Rosalía de Castro; La medalla hoy (1978), Geografía de La Mancha (1978), Cales y cantos (La Mancha III) (1978), Atlántida, el mundo de Manuel de Falla II (1978), Arte actual U.S.A. (1978), Andaduras de Don Quijote de La Mancha (1978) y Los fantasmas del taller, porcelanas de hoy (1979). En 1978 rodó un corto de ficción, Marinas, inspirado en textos de Gustavo Adolfo Bécquer (1836–1870), Lope de Vega (1562–1635), Jorge Manrique (1440–1479) y Rubén Darío (1867–1916).

En el año 2000 Laura Antón Sánchez publicó un libro sobre la obra fílmica del cineasta madrileño titulado César Fernández Ardavín. Cine y autoría.