1984年拍摄个人首部电影《黄土地》，并由此开始其导演生涯；该片确立了陈凯歌探讨人文主题的创作路线和方向，并获得第38届洛迦诺国际电影节银豹奖等奖项，陈凯歌凭借该片获得第29届爱丁堡国际电影节特兰杯导演奖；同年，个人执导首部电视剧《强行起飞》，该片获得第5届飞天奖优秀电视剧奖。

1986年执导剧情片《大阅兵》；该片的电影风格维持了《黄土地》中的象征性和寓意性；并获得第11届加拿大蒙特利尔国际电影节评委特别奖、意大利都灵青年国际电影节大奖 。

1987年执导由谢园、杨学文、陈绍华主演的剧情片《孩子王》；该片获得第41届戛纳电影节主竞赛单元金棕榈奖提名；他在这部电影中采用了散文化的叙事风格，并凭借该片获得第8届中国电影金鸡奖导演特别奖等奖项；同年，赴美国进修电影。1990年返回中国。

1991年执导剧情片《边走边唱》，该片获得第44届戛纳电影节主竞赛单元金棕榈奖提名以及伊斯坦布尔电影节最佳影片奖；他在片中采用将故事性和通俗性相结合的叙事风格，并且融入了对民族性格的思考。

1993年拍摄由张国荣、张丰毅、巩俐主演的文艺片《霸王别姬》，该片在美国上映时取得了522万美元的票房；并先后获得第66届奥斯卡金像奖最佳外语片提名、第46届戛纳电影节主竞赛单元金棕榈奖以及国际影评人协会奖等多项电影奖项；同年他还担任了威尼斯国际电影节评委会成员。

1995年担任剧情片《孔繁森》的艺术指导。1996年执导文艺片《风月》，该片获得第49届戛纳电影节主竞赛单元金棕榈奖提名等奖项。

1998年担任戛纳国际电影节评委会成员；同年在巩俐、张丰毅、李雪健主演的历史片《荆轲刺秦王》中兼任导演与制作人，该片获得了第52届戛纳电影节主竞赛单元金棕榈奖提名等多项奖项。

2002年4月执导古装剧《吕布与貂蝉》；9月担任剧情片《和你在一起》的导演与制作人，该片获得23届香港电影金像奖最佳亚洲电影提名、第22届中国电影金鸡奖最佳故事片提名等电影奖项，陈凯歌凭借该片获得第22届中国电影金鸡奖最佳导演；同年担任惊悚片《致命温柔》的导演，该片是陈凯歌以好莱坞模式拍摄的首部电影，也是他向商业电影转型的作品。

2005年拍摄史诗片《无极》；该片获得第63届美国金球奖电影类最佳外语片提名等奖项；该片在中国内地上映2周后，取得1.3亿元人民币的票房成绩；并打破中国电影点映票房纪录、首日票房纪录、单日票房纪录以及首周末票房纪录；此外，他还担任了剧情片《风起云涌》的艺术指导。

2008年拍摄由黎明、章子怡、孙红雷、陈红主演的人物传记片《梅兰芳》，该片首映周取得4218万元人民币的票房，并先后获得第59届柏林国际电影节金熊奖提名、第27届中国电影金鸡奖最佳故事片和第28届香港电影金像奖最佳亚洲电影提名等多项奖项；同年，陈凯歌获得第21届东京国际电影节黑泽明奖。

2010年执导由葛优、王学圻、黄晓明、范冰冰主演的古装片《赵氏孤儿》；截止12月20日该片取得1.8亿元人民币的票房成绩；同年获得第13届上海国际电影节华语电影杰出贡献奖。

2012年在高圆圆、姚晨、赵又廷、王珞丹主演的剧情片《搜索》中担任导演和编剧，并凭借该片获得第4届中国影协杯“特别表彰优秀剧本”奖。2013年担任第26届东京国际电影节评委会主席。

2015年拍摄由王宝强、郭富城、张震、林志玲主演的剧情片《道士下山》，该片首日累计票房1.02亿元人民币；同年担任第6届中国电影导演协会年度表彰大会评委会主席。

2016年8月，其筹备六年的古装剧情片《妖猫传》在唐城开机，由中日两国小生黄轩和染谷将太主演。12月，当选中国文学艺术界联合会第十届全委会委员。

2017年2月，参与录制海天味业《熟悉的味道》第二季，在节目中感恩妻子陈红。

2019年7月，执导电影《尘埃里开花》；9月，执导电影《我和我的祖国》。同月加盟导演选角真人秀《演员请就位》。10月，任第六届丝绸之路国际电影节形象大使及评审委员会主席。