Després d’una àmplia experiència televisiva, inicià una filmografia especialitzada en el gènere fantàstic: Parasite Murders (1975), The Brood (1979), Scanners (1980), Videodrome (1982), The Dead Zone (1983), The Fly (1986), Dead Ringers (1988),Naked Lunch (1991), M. Butterfly (1993), Crash (1996) i eXistenZ (1999). Dins del gènere fantàstic ha dirigit Spider (2002). Amb el thriller A Story of Violence (2005), inicià una línia allunyada del gènere que li donà fama i que fou ben rebuda per la crítica, i que prosseguiria amb el drama mafiós Eastern Promises (2008) i amb A Dangerous Method (2011), sobre la relació entre Carl Jung i Sigmund Freud. Posteriorment ha dirigit Cosmopolis (2012) i Maps to the Stars (2014).
També ha interpretat a pel·lícules com The Grace of God (1997), de G. L’Ecuyer, Last Night (1998), de D. McKeller i Resurrection (1999), de R. Mulcahy.