En 2010, sous l'escarcelle de la Warner, il se lance dans un nouveau projet intitulé "Gravity", un film catastrophe spatial en 3D avec Sandra Bullock et George Clooney qu'il produit en compagnie de David Heyman avec lequel il avait travaillé sur "Harry Potter et le Prisonnier d'Azkaban". En 2011, il développe avec J. J. Abrams (créateur des séries "" et "Alias" et réalisateur de "Super 8" puis des deux nouveaux "Star Trek") et Mark Reidman la série "Believe" qu'il co-produit, écrit et réalise. En 2012, deux mois après le lancement de la première bande-annonce de "Gravity", sort le premier trailer de "Believe". "Gravity" sort en salles à l'automne 2013, après avoir été présenté en ouverture de la Mostra de Venise. Le film est un succès critique et public mondial qui vaut à Cuarón l'Oscar du meilleur réalisateur et du meilleur montage.