Legenden om Barney Thomson kommer att öppna det 69:e året av festivalen på onsdag 17 juni.
Filmen, som stjärnan Carlyle tillsammans med Emma Thompson och Ray Winstone, kommer att få sin världspremiär i början av 12-dagarsfestivalen.
Mark Adams, den nye konstnärlige chefen för EIFF, sa att han var "kastad".
Biljetter till filmens offentliga visning på Edinburghs Festivalteater säljs på onsdag.
Med Carlyle, Thompson och Winston är Tom Courtenay, Ashley Jensen, Martin Compston, Brian Pettifer, Kevin Guthrie, James Cosmo, Stephen McCole och Samuel Robertson, med ett manus av Colin McLaren och Richard Cowan.
Mr Carlyle sade: "Efter en karriär-lång förening med EIFF det ger mig ett enormt nöje att ha Legend of Barney Thomson valt som premiär natt film.
"Det är verkligen en ära för mig att ha mitt första inslag som regissör premiärerat här i Edinburgh på festivalen som har spelat en så stor roll i mitt liv."
Adams sade: " Vi är glada över att få inleda årets festival med Robert Carlyles underbara svarta komedi.
"Det är en fantastiskt makabra och lekfull film, imponerande regisserad och med ett fantastiskt skådespel.
"Det är den perfekta filmen att starta det som lovar att bli en spännande festival."
Baserat på boken "The Long Midnight of Barney Thomson" av Douglas Lindsay, är filmen en mörk komedi som berättar historien om Barney (Carlyle), en besvärlig frisör som oavsiktligt snubblar in i seriemord.
Filmstjärnan Robert Carlyles regissörsdebutfilm är att öppna Edinburghs internationella filmfestival, den har blivit tillkännagiven.