1996年，只用了6000美元和他“16毫米”社团的朋友们拍摄了他的第一部真正意义上的电影《追随》（Following） 。
1998年，《追随》在旧金山电影节上放映并受到关注 。1999年，Zeitgeist公司在小范围内发行了《追随》。
2000年，来到好莱坞发展的诺兰指导并编剧影片《记忆碎片》，该片改编自诺兰的弟弟乔纳森·诺兰（JonathanNolan）的短篇小说《死亡象征》 。影片最终获得了2500万美元的本土票房。该片也获独立精神奖的最佳电影剧本及最佳导演奖，圣丹斯国际电影节的最佳电影剧本奖，广播电影协会的最佳电影剧本奖，以及金球奖和奥斯卡奖的最佳电影剧本提名 。
2001年，诺兰拍摄了警匪电影《白夜追凶》，影片翻拍自1997年上映的挪威同名电影 。该片被评论界赞誉为翻拍欧洲电影的美国片中少有的成功之作 。
2003年，诺兰主动向华纳并邀请英国男星克里斯蒂安·贝尔担纲主角指导拍摄商业漫画电影《蝙蝠侠:侠影之谜》。该片使用IMAX这种先进的胶片拍摄模式来勾勒他所期望的歌剧式气魄 。
2005年6月15日，《蝙蝠侠:侠影之谜》（BatmanBegins）正式公映，获得3.52亿美元的全球票房，入选当年夏季卖座影片前三甲，同时获得了漫画迷和评论界的如潮好评 。该片获第32届土星奖最佳编剧 。
2006年10月20日，执导完成了奇幻电影《致命魔术》，这是诺兰的一部过渡性作品，没有太强的野心，也不图有多高的票房，只是想完成一个自己非常喜欢的题材 。
2008年7月18日，执导电影《蝙蝠侠：黑暗骑士》上映，该片上映一个星期就打破美国多项票房纪录 。最终获得10.82亿美元的全球票房，成为全球第四部票房超过10亿美元的电影，也是第一部票房超过10亿美元的超级英雄电影。
2010年，执导以梦境为主题的科幻电影《盗梦空间》 。这是诺兰在商业领域内的一次全新尝试。该片获第37届美国土星奖电影类最佳导演、最佳编剧等奖 。
2012年7月20日，执导蝙蝠侠终结篇《蝙蝠侠前传3：黑暗骑士崛起》上映 。该片美国境内票房入账4.312亿美元，海外票房5.74亿美元，总计10.05亿美元，成为影史上第13部票房过10亿美元的影片[27-29] 。
2013年8月14日，执导由他的弟弟乔纳森·诺兰编写剧本《星际穿越》，该片概念是来自于加州理工学院的物理学家基普·S·索恩。 该片于2014年11月7日上映。
2016年，5月执导电影《敦刻尔克》，这是一部聚焦敦刻尔克大撤退的战争片 。
2019年12月，剑桥公爵威廉王子授予诺兰大英帝国司令勋章(CBE)，以表彰其作为导演、编剧、制片人对电影做出的贡献 。
