Jego kinowy debiut to film Amores perros (2000), który otworzył tzw. trylogię śmierci, opowiadającą o losach nieznajomych ludzi, dla których tragiczne zdarzenia zbiegają się w czasie. Trylogię dopełniły filmy nakręcone w Stanach Zjednoczonych: 21 gramów (2003) oraz Babel (2006).
thumb|Alejandro w 2014 r.
W 2010 nakręcił film Biutiful, opowiadający o mężczyźnie chorym na nowotwór. Sam film startował w konkursie głównym na 63. MFF w Cannes, gdzie odtwórca głównej roli, Javier Bardem, otrzymał nagrodę dla najlepszego aktora.
Cztery lata później stworzył tragikomedię Birdman (2014) z Michaelem Keatonem w roli głównej. Za tę produkcję otrzymał trzy Oscary na 87. rozdaniu tych nagród: za najlepszą reżyserię, scenariusz oryginalny oraz za najlepszy film roku.
Zasiadał w jury konkursu głównego na 64. MFF w Wenecji (2007) oraz przewodniczył analogicznemu jury na 72. MFF w Cannes (2019).
Filmografia Filmy pełnometrażowe Rok Film Reżyser Producent Scenarzysta RT 2000 Amores perros 93% 2003 21 gramów 80% 2006 Babel 68% 2010 Biutiful 66% 2014 Birdman 91% 2015 Zjawa 78% 2022 Bardo, fałszywa kronika garści prawd 60%
Filmy krótkometrażowe 2001 – Powder Keg (film z serii The Hire dla BMW) 2002 – 11.09.01 (11'09"01 – September 11 – fragment Meksyk) 2017 – Flesh and Sand (hiszp.