1993年，王小帅独立制片、编剧、导演处女作影片《冬春的日子》（35毫米黑白）。1994年，该片参加加拿大温哥华国际电影节，荷兰鹿特丹国际电影节、柏林国际电影节青年论坛及伦敦，希腊，南特，意大利等多个电影节，并参加纽约现代艺术博物馆新导演展并收藏。并获得了意大利丝米诺艺术电影节最佳导演奖，希腊铁萨隆尼国际电影节最佳影片大奖（金亚力山大大奖）。1995年该片被英国BBC选为电影诞生一百周年之百部最佳影片之一并于同年岁末在BBC播出。

1995年，执导独立电影《极度寒冷》（1997年在荷兰完成），参加1997年度鹿特丹电影节获费比希国际影评人奖，并随后参加加拿大，英国，德国等数个电影节。莅年首次在美国，荷兰等地发行，该片被《纽约时报》评为最勇敢的中国独立电影。

1996年，执导第一部体制内电影《扁担姑娘》，该片历经三年的审查与修改于1999年获得通过。1999年该片官方入选戛纳电影节一种注目栏目（ANCETAINREGARDCAANES）。

1999年，执导第二部体制内影片《梦幻田园》，获得中国电影表演艺术家协会学会奖。

2000年，执导影片《十七岁的单车》，2001年该片获得第51届柏林国际电影节竞赛片单元获评审团大奖银熊奖，王小帅也因此提名第38届台湾电影金马奖最佳导演奖。

2002年，执导影片《二弟》，次年该片入围第56届戛纳国际电影节一种注目单元，同年参加印度，多伦多等电影节。

2005年，王小帅执导，高圆圆主演的影片《青红》获得第58届戛纳电影节评委会奖。

2008年，执导的影片《左右》在中国大陆地区上映，同年获得第58届柏林国际电影节最佳编剧银熊奖和“特别关注”奖。

2010年，执导的影片《日照重庆》入围第63届戛纳国际电影节主竞赛单元，王小帅也因此获得中国电影导演协会年度表彰大会年度导演奖。

2012年，执导的影片《我11》入围第36届多伦多国际电影节。

2014年9月，王小帅执导的电影《闯入者》入围第71届威尼斯国际电影节主竞赛单元。

2016年9月，监制的国内首部羽毛球运动题材电影《击战》上映。

2019年1月10日，王小帅执导影片《地久天长》入围第69届柏林国际电影节主竞赛单元，王景春、咏梅凭借《地久天长》分获影帝、影后大奖。

2019年10月，王小帅拍摄纪录片《我的镜头》；11月23日，王小帅凭《地久天长》获第32届中国电影金鸡奖最佳编剧奖。

2020年5月，凭借电影《地久天长》获得第二届金众电影青年最佳编剧。

2020年10月17日，凭借电影《地久天长》获得第二届电影学院奖电影导演奖。

2021年10月13日，与花箐合作执导的家庭悬疑网剧《八角亭谜雾》在爱奇艺迷雾剧场播出。