En 2017, son premier film en tant que réalisateur, "Monsieur et Madame Adelman", sort dans les salles, film pour lequel il est également le co-scénariste et l'acteur principal. Son deuxième film, "La Belle Époque" sort en 2019. Nommé à onze reprises aux César 2020, Nicolas Bedos reçoit celui du meilleur scénario original.