Per il 2010 dirige Naomi Watts e Sean Penn in "Fair Game - Caccia alla spia", basato sulle memorie di Valerie Plame e presentato in concorso al Festival di Cannes 2010. Nel febbraio 2010 fu annunciato che Doug Liman avrebbe diretto un film ispirato alle vicende della rivolta di Attica, basandosi su una sceneggiatura di Geoffrey Fletcher. Nel 2014 dirige Tom Cruise in "Edge of Tomorrow - Senza domani", film fantascientifico che si rivela essere un grande successo di pubblico e di critica. Sempre con Tom Cruise dirige il film biografico "Barry Seal - Una storia americana".