Pada 2007, Mungiu menulis dan menyutradarai film fitur keduanya, "4 Months, 3 Weeks and 2 Days". Film tersebut meraih keantusiasan, mendapatkan pujian kritis dan terpilih dalam kompetisi resmi di Festival Film Cannes 2007, di mana film tersebut kemudian memenangkan Palme d'Or untuk film fitur, menandai pertama kalinya penghargaan tersebut diberikan kepada seorang pembuat film Rumania.