Robbe-Grillet fortsatte med en karriere hvor han både skrev sine egne manus og regisserte en rekke intellektuelle filmer som ofte var seksuelt provokative som undersøkte temaer tilsvarende til hans litterære utgivelser. Han begynte med (1962) som vant Louis Delluc-prisen i 1962. Denne ble fulgt opp med hans fremste kommersielle suksess, (1966), med Jean-Louis Trintignant, som fortsatte å arbeide med Robbe-Grillet på hans neste fire filmer: hans fransk-slovakiske film (1968), (1970), (1974) og (1975). Det gikk derimot bortimot et tiår før hans neste film, (1983), men Alain Robbe-Grillet var heldig nok med å få Henri Alekan som filmfotograf, den visjonære mesteren for bildene i filmene til Jean Cocteau. Deretter gikk det mer enn et tiår før Robbe-Grillet igjen kom seg bak kameraene igjen, denne gangen med en kriminalthriller på en liten gresk øy med amerikanske Fred Ward i rollen som en forvirret Frank i (1995). Rett før hans død i 2008 regisserte han enda film, (2006) som undersøkte enda en gang hans opptatthet med sadisme og bondage.