Première période française
1953 : Crazeologie (court métrage)
1955 : La Fontaine de Vaucluse (court métrage)
1955 : Station 307 (court métrage)
1955 : Le Monde du silence (documentaire) coréalisé avec Jacques-Yves Cousteau,Palme d'or au festival de Cannes
1957 : Ascenseur pour l'échafaud
1958 : Les Amants (m'en rappelle plus)
1960 : Zazie dans le métro (m'en rappelle plus)
1962 : Vie privée (m'en rappelle plus)
1962 : Vive le Tour ! (court métrage documentaire) coréalisé avec Jacques Ertaud
1963 : Le Feu follet
1964 : Bons baisers de Bangkok (court métrage documentaire)
1965 : Viva Maria !
1967 : Le Voleur (un bon Belmondo)
1968 : Histoires extraordinaires - segment William Wilson (moyen métrage)
1969 : Calcutta (documentaire)
1969 : L'Inde fantôme (série télé documentaire)
1971 : Le Souffle au cœur
1973 : Humain, trop humain (documentaire)
1974 : Place de la République (documentaire)
1974 : Lacombe Lucien
1975 : Black Moon
1976 : Close Up (court métrage documentaire)
1977 : Dominique Sanda ou Le rêve éveillé (court métrage documentaire)

Période américaine
1978 : La Petite
1980 : Atlantic City
1981 : My Dinner with André
1983 : Crackers
1985 : Alamo Bay
1985 : God's Country (documentaire)
1986 : ...À la Poursuite du Bonheur (documentaire)

Deuxième période française
1987 : Au revoir les enfants
1990 : Milou en mai
1992 : Fatale
1994 : Vanya, 42e rue