Свой дебютный фильм снимал в Киргизии. Это была экранизация повести Чингиза Айтматова «Первый учитель». Снятый в жёсткой и в то же время страстной манере, вдохновлённой кинематографом Куросавы, фильм рассказывал о разрушительной силе энергии революционного фанатизма. Слишком искренней и жертвенной была борьба учителя Дюйшена за светлое будущее его народа, чтобы не сочувствовать ему, как сочувствовали полубезумному революционеру земляки, немногочисленные жители кишлака, окружённого каменными стенами гор. В этой картине Михалков-Кончаловский в полной мере продемонстрировал свое блестящее режиссёрское дарование и умение работать с актёрами. В «Первом учителе» прекрасно играли Болот Бейшеналиев и Наталья Аринбасарова, ставшая супругой режиссёра.

Следующей работой стала «История Аси Клячиной...» (1967, вышла на большой экран в 1988), которая продолжила исследования сознания строителя социализма, простого советского человека. Фильм строился на достоверном, почти документальном наблюдении за крестьянами средней полосы России. Но как только на экране оказывалась конкретная человеческая судьба, социально-производственные, идеологические установки советских колхозников отступали на второй план. Историю Аси Клячиной режиссёр продолжил, но уже в 1994 году, показав свою героиню на новом историческом витке. Однако в «Курочке Рябе» разговор о судьбах России приобрёл притчево-анекдотическую заостренность.

В своих экранизациях классических произведений русской литературы («Дворянское гнездо», 1969; «Дядя Ваня», 1970) исследует тему родного дома, гнезда. По каким-то мало постижимым для героев законам их родной дом оказывается шатким, кренящимся к разрушению. Как Лаврецкий (Л. Кулагин) в «Гнезде», так и Астров (С. Бондарчук) и Войницкий (И. Смоктуновский) в «Дяде Ване» (приз «Серебряная раковина» Международного кинофестиваля в Сан-Себастьяне), ищут опору для себя в родной почве, с большим трудом нащупывают её, а то и утрачивают навсегда.

Самыми выразительными с визуальной точки зрения стали многослойный в жанровом отношении «Романс о влюблённых» (1974, Гран-при кинофестиваля в Карловых Варах) и кинопоэма «Сибириада» (1978, Гран-при Каннского кинофестиваля), вызвавшие бурные споры в кинематографической среде. Именно здесь режиссер наиболее полно воплотил феномен миросознания советского простого человека.

В начале 1980-х годов Кончаловский уехал на запад, где снял несколько картин в США: «Возлюбленные Марии» (1984), «Поезд-беглец» (1985), «Счастливые люди» (1987), «Гомер и Эдди» (1989, Гран-при Международного кинофестиваля в Сан-Себастьяне). Всем этим фильмам сопутствовал относительный успех.

В начале 1990-х годов вернулся в Россию, где поставил два фильма: «Ближний круг» (1992) и «Курочку Рябу». В 1998-1999 годах выпустил две автобиографических книги, связанных общим замыслом: «Низкие истины» и «Возвышающий обман», в которых с обнажённой откровенностью поведал о собственной судьбе человека и художника.

В 1997 году был выбран американскими продюсерами для постановки мини-сериала «Одиссея» и блестяще справился с нелёгкой задачей воплощения древнейшей поэмы. Сериал получил в США телевизионную премию «Эмми».
В 1992 году возглавил широкомасштабную акцию «Неворованное кино».

Продолжает выступать в роли режиссёра-постановщика спектаклей, в том числе музыкальных, сценариста и постановщика фильмов в России и за её пределами (фильмы «Дом дураков» (2002, Гран-при жюри на 59-м Венецианском кинофестивале), «Лев зимой» (2003), «Глянец» (2007)).
В 2009 году был сопродюсером фильма «Последнее воскресение» — о последних днях жизни Льва Толстого. Фильм получил несколько наград премии «Золотой Глобус».
В творчестве Кончаловского нашли отражение и авангардистские технологии. В 2010 году сначала в США, а затем в России состоялась премьера новогоднего фантасмагорического фильма «Щелкунчик и Крысиный Король», снятого режиссёром в формате 3D по мотивам сказки Э. Т. А. Гофмана и балета П. И. Чайковского «Щелкунчик».

Академик Национальной академии кинематографических искусств и наук (2002).
С 2010 года — член Общественной палаты Российской Федерации.

С апреля 2013 года — президент киноакадемии «Ника».