Deschanel nasceu na Filadélfia, Pensilvânia, filho de pai francês e mãe americana, que o criaram pela religião Quaker.[1] Quando criança, ele estudou na Severn School. Ele cursou a Universidade Johns Hopkins de 1962 a 1966, originalmente estudando as áreas mais voltadas para as ciências. Porém, uma vez no campus, ele começou a se desviar para as áreas mais artísticas e literárias, se tornando editor do jornal da universidade, fotógrafo do anuário e assistente de um fotógrafo novaiorquino. Em Johns Hopkins, ele conheceu e se tornou amigo de Walter Murch, que o encorajou a entrar na Universidade do Sul da Califórnia para estudar artes cinematográficas, se formando em 1968. Depois de se formar, ele entrou no Conservatório do American Film Institute, se formando com um Mestrado em Belas Artes em 1971.[2]
Ele dirigiu seu primeiro filme em 1982, The Escape Artist, e o segundo em 1989, Crusoe. Em 1990, ele dirigiu três episódios da série de televisão Twin Peaks. Em 2004, ele dirigiu três episódio de Law & Order: Trial by Jury, e em 2007, Deschanel dirigiu um episódio de Bones, série estrelada por sua filha Emily Deschanel.