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Courts et moyens métrages
1954 : Une visite
1957 : Les Mistons
1958 : Une histoire d'eau, coréalisé avec Jean-Luc Godard
1962 : Antoine et Colette (moyen métrage du film à sketches L'Amour à vingt ans)
1962 : Los 4 Golpes
Longs métrages
1959 : Les Quatre Cents Coups
1960 : Tirez sur le pianiste
1961 : Tire-au-flanc 62 coréalisé avec Claude de Givray
1962 : Jules et Jim
1964 : La Peau douce
1966 : Fahrenheit 451
1968 : La mariée était en noir
1968 : Baisers volés
1969 : La Sirène du Mississipi
1970 : L'Enfant sauvage
1970 : Domicile conjugal
1971 : Les Deux Anglaises et le Continent
1972 : Une belle fille comme moi
1973 : La Nuit américaine (Oscar du meilleur film en langue étrangère)
1975 : L'Histoire d'Adèle H.
1976 : L'Argent de poche
1977 : L'Homme qui aimait les femmes
1978 : La Chambre verte
1979 : L'Amour en fuite
1980 : Le Dernier Métro (César du meilleur film et César du meilleur réalisateur)
1981 : La Femme d'à côté
1983 : Vivement dimanche !