Sau khi tốt nghiệp phổ thông, Bùi Thạc Chuyên theo học khoa Kịch nói tại Trường Đại học Sân khấu - Điện ảnh Hà Nội[4] và về đầu quân tại Nhà hát Kịch Việt Nam từ năm 1990. Trong khoảng thời gian này, ông tham gia những vở kịch lớn gây tiếng vang trên sân khấu Nhà hát Kịch Việt Nam như “Vua Lia” (vai Edgar), “Ngụ ngôn năm 2000” (vai ông già)…[2] Từ năm 1991 ông bắt đầu tham gia làm phim ngắn, phim điện ảnh truyền hình. Năm 1993, một người bạn của ông học về quay phim, đã nhờ ông viết kịch bản và đạo diễn giúp một phim ngắn để thi tốt nghiệp.[5] Phim "Nỗi buồn vĩnh cửu" ra đời và giành giải Cánh én Vàng tại Liên hoan phim Sinh viên toàn quốc lần thứ I.[3] Tiếp đến là các phim video như “Giọt nước mắt” đạt Huy chương Bạc tại Liên hoan phim Truyền hình toàn quốc năm 1994; hay 12A và 4H đạt giải A của Hội Điện ảnh Việt Nam năm 1995… Sau những thành công này, ông chuyển về làm tại Hãng phim truyện I.[5] Năm 1997, Bùi Thạc Chuyên theo học lớp Đạo diễn Trường Đại học Sân khấu - Điện ảnh Hà Nội. Bộ phim ngắn tốt nghiệp của ông, “Cuốc xe đêm” năm 2000, đã giành giải thưởng hạng mục Cinéfondation dành cho nhà làm phim trẻ, tại Liên hoan phim Cannes năm 2000.[4]

Năm 2001, Bùi Thạc Chuyên được nhà đài NHK tài trợ sản xuất phim tài liệu Tay đào đất, phim kể về người nông dân Ngô Đức Nhật cần mẫn cải tạo mạnh đất với lượng lớn tàn dư bom, mìn từ chiến tranh.[6] Tay đào đất sau đó nhận giải Cánh diều Bạc cho hạng mục Phim tài liệu video tại Giải Cánh diều 2002.[7] Năm 2004, Bùi Thạc Chuyên tiếp tục chuyển thể câu chuyện về ông Ngô Đức Nhật thành phim điện ảnh, với mục đích truyền tải những gì bộ phim tài liệu ngắn kia chưa thể hiện hết. Tựa đề ban đầu là Đất lành, được đổi thành Sống trong sợ hãi để thu hút người xem.[6] Đây là bộ phim điện ảnh đầu tay của Bùi Thạc Chuyên và cũng đem về nhiều giải thưởng điện ảnh quốc tế và trong nước.[8]

Năm 2000, Bùi Thạc Chuyên đọc được bản thảo kịch bản Đi mãi rồi cũng quay về của Phan Đăng Di, cảm thấy thích đề tài của kịch bản nên ông và Phan Đăng Di đã cùng sửa đổi lại nhiều lần để dựng thành phim. Tựa đề kịch bản được thay đổi thành Tận cùng là biển và Mắc kẹt, cuối cùng mới đổi thành Chơi vơi. Với đề tài nhạy cảm về đồng tính, kịch bản được đưa lên Hãng phim truyện I xét duyệt, sau 3 lần chỉnh sửa, đến năm 2006, Hãng phim mới chấp nhận cấp vốn sản xuất.[9] Bộ phim có kinh phí khoảng 7 tỉ VNĐ, trong đó Nhà nước (đại diện là Hãng phim truyện I) góp 1,6 tỉ;[10] các Quỹ điện ảnh: Hubert Bals từ Liên hoan phim Rotterdam của Hà Lan và Quỹ Fonds Sud của Pháp hỗ trợ 130 nghìn Euro, và phần còn lại đến từ tài trợ.[11] Bộ phim ra mắt năm 2009, giành được nhiều giải thưởng và đề cử tại các liên hoan phim quốc tế. Năm 2010,[12] sau khi thu được phản hồi tích cực từ hàng trăm khán giả sau khi đọc kịch bản RH108, hãng phim Thiên Ngân (Galaxy) đã chọn Bùi Thạc Chuyên làm đạo diễn chuyển thể thành phim Lời nguyền huyết ngải.[13] Đây là bộ phim điện ảnh đầu tiên Bùi Thạc Chuyên làm theo xu hướng của khản giả, trong khi các phim ông đều dựng lên từ các kịch bản mà mình tâm đắc;[1] dù nhà sản xuất không cho biết chính xác tổng doanh thu, nhưng bộ phim đã mang về 16 tỉ VNĐ trong tuần đầu công chiếu cũng cho thấy sức hút của dòng phim kinh dị cũng như tên tuổi của Bùi Thạc Chuyên vào thời điểm đó.[14] Vì lý do kiểm duyệt mà Lời nguyền huyết ngải phải chỉnh sửa kịch bản để từ thể loại kinh dị trở thành trinh thám huyền bí.[15][13] Năm 2011, dự án phim Ngủ mơ (Dream state) của Bùi Thạc Chuyên nhận được tài trợ cho hạng mục "Dự án phim hay nhất", 150.000HKD của Ðại hội tài chính cho điện ảnh (HAF) trong khuôn khổ Liên hoan phim quốc tế Hồng Kông 2011.[16] Sau đấy, dự án này cùng "Cha và con và..." của Phan Đăng Di được nhận tài trợ 10.000Euro từ Quỹ Hubert Bals của Liên hoan phim Rotterdam.[17] Mặc dù có kịch bản hay nhưng vì không nhận được đủ kinh phí từ điện ảnh nhà nước nên Bùi Thạc Chuyên đã phải rút kịch bản về.[18]

Từ năm 2002, Bùi Thạc Chuyên thành lập và điều hành Trung tâm Hỗ trợ phát triển Tài năng Điện ảnh trẻ (TPD), mở các lớp đào tạo phi lợi nhuận về điện ảnh cho học viên từ 15 đến 20 tuổi. Trung tâm trực thuộc Hội Điện ảnh Việt Nam, được Quỹ Văn hóa Ford bảo trợ. Năm 2013, Quỹ Ford rút vốn, Bùi Thạc Chuyên thành lập Công ty cổ phần Phát triển điện ảnh (CDJ) cũng dưới sự bảo trợ của Hội Điện ảnh Việt Nam. CDJ mở các lớp học về điện ảnh để có kinh phí duy trì TPD.[19][2] Năm 2017, Bùi Thạc Chuyên cùng đạo diễn Thanh Vân và Hoàng Phương lập Quỹ điện ảnh, tài trợ các nghệ sĩ trẻ trong việc sáng tác, sản xuất phim.[19]

Năm 2021, sau 10 năm không sản xuất phim, Bùi Thạc Chuyên một mình lặn lội khắp thành phố Hồ Chí Minh và Bình Dương trong nửa năm để quay dự án phim tài liệu dài 5 tập, “Không sợ hãi” về đại dịch COVID-19.[20] Với bộ phim tài liệu này, Bùi Thạc Chuyên kiêm đạo diễn, kịch bản, quay phim, dựng phim..., sau đó bộ phim đã giành giải Cánh diều Bạc. Năm 2022, ông ra mắt tiếp phim điện ảnh "Tro tàn rực rỡ", sau 7 năm chuẩn bị, bộ phim này giành được một số giải thưởng trong nước và quốc tế.[21]