2016 stieg er in die Riege Südkoreas Regiestars auf. Zunächst veröffentlichte er auf dem Edinburgh International Film Festival den Animationsfilm "Seoul Station" mit Sprechrollen von Shim Eun-kyung und Ryu Seung-ryong. Kurz darauf feierte sein erster Realfilm auf den Internationalen Filmfestspiele von Cannes 2016 Weltpremiere. Mit "Train to Busan" erschuf er einen Zombiefilm und Nachfolger von "Seoul Station", der national wie international Beliebtheit fand. Weiterhin veröffentlichte Yeon Sang-ho den animierten Kurzfilm "The Way Home" (), der zeitlich nach den Ereignissen von "Train to Busan" spielt.