Influït per les seves experiències pictòriques i com a funcionari del Central Office of Information, ha desenvolupat una filmografia caracteritzada pel barroquisme formal i una concepció del cinema alhora enciclopèdica i visionària. A més de nombrosos curtmetratges, és autor de The Falls (1980), The Draughtman's Contract (1982), A Zed and Two Noughts (1986), The Belly of an Architect (1987), Drowning by Numbers (1988, premiat a Canes a la millor contribució artística), The Cook, the Thief, His Wife and Her Lover (1989, premi del Festival Internacional de Catalunya), Prospero's Books (1991), The Baby of Mâcon (1993), The Pillow Book (1995, pel qual li fou atorgat un segon premi al Festival Internacional de Catalunya)), un episodi de la producció Lumière y compañía (1995), 8/1/2 Women (1999). Després d’algunes produccions per a televisió, l’any 2003 inicià la sèrie de pel·lícules The Tulse Luper Suitcases, amb participació catalana en la producció, i el 2007 estrenà Nightwatching, basada en una interpretació del quadre de Rembrandt Ronda de Nit i ipremiada al Festival de Venècia, autor sobre el qual aprofundí l'any següent en el documental Rembrandt's J'accuse. El 2012 tornà a explorar la pintura holandesa en Goltzius and the Pelican Company, i el 2015 estrenà Eisenstein un Guanajuato, entorn al sojorn mexicà del revolucionari cineasta rus. El 2001 rebé el premi honorífic Màquina del Temps del Festival Internacional de Cinema de Catalunya. A banda, el 2008 exposà la seva visió innovadora del cinema en la conferència/documental Cinema is Dead, Long Live the Screen. Ha dut a terme produccions experimentals a mig camí entre el cinema i la instal·lació, com ara Peopling the Palaces at Venaria Reale, al palau de la Venaria, prop de Torí, que recrea la vida d'una cort renaixentista, i The Wedding (2009), una interpretació de l'obra del pintor Paolo Veronese Les noces de Canà al refectori pal·ladià de l'illa de San Giorgio Maggiore (Venècia), lloc on originalment era exposada la pintura.