Seit Mitte der 1990er Jahre trat Schnabel auch als Regisseur mehrerer Kinofilme hervor. Im Jahr 1996 realisierte er "Basquiat", eine Biografie über den Künstler Jean-Michel Basquiat, der von Jeffrey Wright dargestellt wurde. Vier Jahre später folgte "Before Night Falls" (2000). Dabei schlüpfte der spanische Schauspieler Javier Bardem in die Rolle von Reinaldo Arenas und erhielt dafür eine Oscar-Nominierung. 2007 folgte mit "Schmetterling und Taucherglocke" ein Porträt von Jean-Dominique Bauby, dem ehemaligen Herausgeber der französischen Elle, der 1995 im Alter von 43 Jahren einen Schlaganfall erlitt, der fast seinen gesamten Körper lähmte. In der Hauptrolle agierte der preisgekrönte französische Schauspieler und Regisseur Mathieu Amalric, nachdem zuvor der US-Amerikaner Johnny Depp als Darsteller gehandelt worden war. Der Film war 2007 im Wettbewerb der 60. Filmfestspiele von Cannes vertreten und brachte Schnabel den Regiepreis ein. 2008 erhielt er außerdem für diese Arbeit den Golden Globe Award für die beste Regie und für den besten fremdsprachigen Film.