Začínal jako výtvarník v hudebním časopise "The Record Changer". Později natáčel kreslené filmy a reklamy pro studio United Productions of America. Jeho film "Sidney's Family Tree" byl roku 1958 nominován na Oscara. Téhož roku ho společnost Rembrandt Films vyslala do Prahy, aby domluvil natáčení seriálu "Tom a Jerry" ve studiu Bratři v triku. V roce 1960 vznikl v Praze film "Munro", satira o čtyřletém chlapci povolaném do armády, která získala Oscara za nejlepší krátký animovaný film. V roce 1964 se Deitch oženil s produkční Zdenkou Najmanovou. Ve stejném roce byl hned dvakrát nominován na Oscara za filmy "How to Avoid Friendship" a "Here's Nudnik" (série s postavičkou věčného poplety Yaramaze Nudnika měla osm pokračování). V roce 1966 jako první zfilmoval Tolkienova "Hobita": obrázky nakreslil Adolf Born a celý děj byl zhuštěn do deseti minut. Krátký skeč Obři (1969), inspirovaný izraelsko-palestinským svárem, byl československou cenzurou pochopen jako nesocialisticky bezvýchodná alegorie a narážka na invazi vojsk Varšavské smlouvy, a tudíž zakázán; dočkal se však ocenění na festivalu v San Sebastianu. Dalšími jeho úspěšnými filmy byla "Hloupá žába" (1971) podle písničky Pete Seegera, "Mrňous a čarodějnice" (1980) a "Císařovy nové šaty" (1989). Zahrál si také epizodní roli ve filmu "Ještě větší blbec, než jsme doufali" (1994).