1991年，陈可辛独自执导了自己的第一部影片《双城故事》，由曾志伟、谭咏麟和张曼玉主演。他用了港片中较为罕见的清新淡雅手法来处理了一个三角恋的故事。

1992年，陈可辛与曾志伟联手创立UFO 电影公司（1992-2005），制作了一连串卖座作品。比如，1994年上映的《金枝玉叶》名列当年十大卖座电影之一。女主角袁咏仪更是凭此片蝉联了香港电影金像奖的最佳女主角，张国荣也获得了最佳男主角提名。

1997年，由黎明和张曼玉主演的《甜蜜蜜》，把陈可辛推上了电影生涯的第一个巅峰。这部影片是90年代最成功的爱情文艺片，它用邓丽君的歌曲《甜蜜蜜》作为时代象征，将男女主角小军与李翘之间一段延绵十年之久的感情串连起来。

影片被美国《时代》周刊评为1997年度十大佳片第二名，赢得了台湾金马奖最佳影片等多项大奖，其中包括9项香港金像奖，张曼玉获得金像奖最佳女主角奖。这个记录直到2009年才被其监制的《十月围城》所打破。

1998年，陈可辛为斯皮尔伯格的梦工厂执导了自己第一部好莱坞电影《情书》，影片讲述了一位单身母亲邂逅爱情的故事，由凯特·卡普肖主演。

2005年，因预见到中国内地不断增长的市场潜力，陈可辛北上执导了歌舞片《如果·爱》，由金城武、周迅、张学友、池珍熙主演。周迅凭借此片获得金马奖和金像奖双俩料最佳女主角，陈可辛获得金马奖最佳导演。

2007年，陈可辛集结了李连杰、刘德华、金城武等演员，打造了一部史诗战争大片《投名状》。这是陈可辛第一次拍古装战争题材，故事改编自清末四大奇案之一的刺马案。

《投名状》在国内票房达2.2亿人民币，亚洲累计票房达4千万美元，并赢得8项香港电影金像奖和3项台湾金马奖，其中包括最佳导演和最佳电影奖。

2009年，陈可辛监制了由甄子丹、王学圻 、梁家辉、谢霆锋等主演的电影《十月围城》，影片共获得8项香港电影金像奖，包括最佳电影，最佳导演，最佳男配角（谢霆锋），最佳动作指导奖等。

2013年，他执导了由黄晓明、邓超、佟大为等主演的《中国合伙人》，该片讲述了“土鳖”成东青、“海龟”孟晓骏和“愤青”王阳三个年轻人从学生年代相遇、相识，共同创办英语培训学校，最终实现“中国式梦想”的故事，总票房近5.5亿元。

2014年，陈可辛导演了一部“打拐题材”电影《亲爱的》，该片在中国内地的票房已超过3亿元 。女主角赵薇凭借该片入围第51届金马奖最佳女主奖和金鸡奖最佳女主角奖，并获得第34届香港电影金像奖最佳女主角奖。

2016年，陈可辛监制了由青年导演曾国祥执导的电影《七月与安生》，影片由周冬雨、马思纯等主演，讲述“七月”和“安生”两个性格迥异的女孩各自成长的故事。影片获得了第53届金马奖最佳导演、最佳改编剧本等七项提名，周冬雨、马思纯共同获得最佳女主角奖。

2017年，陈可辛再次扶持新人导演，参与监制了许宏宇的处女作品《喜欢你》，影片由金城武、周冬雨、孙艺洲等主演，累计票房突破两亿。

同年，陈可辛在吴君如首次执导的喜剧电影《妖妖铃》中担任监制，影片定档12月29日。陈可辛与吴君如相爱多年，两人于2006生下女儿陈是知。