| Longs métrages | - À bout de souffle (1960)
- Le Petit Soldat (1960)
- Une femme est une femme (1961)
- Vivre sa vie (1962)
- Les Carabiniers (1963)
- Le Mépris (1963)
- Bande à part (1964)
- Une femme mariée (1964)
- Alphaville, une étrange aventure de Lemmy Caution (1965)
- Pierrot le Fou (1965)
- Masculin féminin (1966)
- Made in USA (1966)
- Deux ou trois choses que je sais d'elle (1967)
- La Chinoise (1967)
- Week-end (1967)
- Le Gai Savoir (1968)
- Un film comme les autres (1968, avec le groupe Dziga Vertov)
- One + One (1968)
- British Sounds (1969, avec le groupe Dziga Vertov)
- Pravda (1969, avec le groupe Dziga Vertov)
- Le Vent d'est (1969, avec le groupe Dziga Vertov)
- Vladimir et Rosa (1970, avec le groupe Dziga Vertov)
- Luttes en Italie (1971, avec le groupe Dziga Vertov)
- Tout va bien (1972, avec le groupe Dziga Vertov)
- Lettre à Jane (1972, avec le groupe Dziga Vertov)
- One P.M. (1972, coréalisé avec Richard Leacock et Donn Alan Pennebaker)
- Numéro deux (1975, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- Ici et ailleurs (1976, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- Six fois deux / Sur et sous la communication (1976, série de films coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- Comment ça va (1976, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- France, tour, détour, deux enfants (1979, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- Sauve qui peut (la vie) (1980)
- Passion (1982)
- Prénom Carmen (1983)
- Je vous salue, Marie (1985)
- Détective (1985)
- Grandeur et décadence d'un petit commerce de cinéma (1986)
- Soigne ta droite (1987)
- King Lear (1987)
- Histoire(s) du cinéma (1988-1998)
- Nouvelle Vague (1990)
- Allemagne année 90 neuf zéro (1991)
- Hélas pour moi (1993)
- Les enfants jouent à la Russie (1993)
- JLG/JLG, autoportrait de décembre (1995)
- Deux fois cinquante ans de cinéma français (1995, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- For Ever Mozart (1996)
- Éloge de l'amour (2001)
- Notre musique (2004)
- Film Socialisme (2010)
- Adieu au langage (2014)
- Le Livre d'image (2018)
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| Courts métrages | - Opération Béton (1955)
- Une femme coquette (1956)
- Une histoire d'eau (1958, coréalisé avec François Truffaut)
- Tous les garçons s'appellent Patrick (1959)
- Charlotte et son jules (1961)
- Les Sept Péchés capitaux (segment La Paresse, 1962)
- Rogopag (segment Le Nouveau Monde, 1963)
- Les Plus Belles Escroqueries du monde (segment Le Grand Escroc, 1964)
- Paris vu par… (segment Montparnasse et Levallois, 1965)
- Le Plus Vieux Métier du monde (segment Anticipation, ou l'Amour en l'an 2000, 1967)
- Loin du Vietnam (segment Caméra-œil, 1967)
- Cinétract (plusieurs mini-films, 1968)
- La Contestation (segment L'Amour, 1969)
- Lettre à Freddy Buache (1982)
- Soft and Hard (1985, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- Meetin' WA (1986)
- Un sketch (segment Armide, 1987)
- Puissance de la parole (1988)
- On s'est tous défilé (1988)
- Le Rapport Darty (1989, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- Je vous salue, Sarajevo (1993)
- Les Français vus par les Français (segment Le Dernier Mot, 1993)
- The Old Place (1998, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- De l'origine du XXIe siècle (2000)
- Ten Minutes Older (segment Dans le noir du temps, 2002)
- Liberté et Patrie (2002, coréalisé avec Anne-Marie Miéville)
- Prière pour refusniks (2004)
- Vrai faux passeport (2006)
- Il y avait quoi (pour Éric Rohmer) (2010)
- Les Ponts de Sarajevo (segment Le Pont des soupirs, 2014)
- Khan Khanne (2014)
- 3x3D (segment Les Trois Désastres, 2014)
- Film annonce du film qui n'existera jamais : « Drôles de guerres » (posthume, 2023)
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