Hans første spillefilm, (1929), regisserte han sammen med . Det gikk 11 år før han prøvde seg igjen, denne gangen sammen med . Det var først ved hans tredje film, (1940), at Sjöberg regisserte alene. Etter dette årstallet regisserte han sporadisk spillefilmer frem til sin død. Hans mest kjente filmer er med stor sannsynlighet (1944) og (1951). For disse filmene mottok han gullpalmen ved Cannes Filmfestival samme år som utgivelsene.