Truyện ngắn "Memento Mori" của Nolan đã được sử dụng bởi anh trai ông, đạo diễn Christopher Nolan, làm cơ sở cho bộ phim Memento.[4] Mặc dù Jonathan được ghi danh chỉ với dòng chữ "based on a story by" (dựa trên một câu chuyện của), không phải một phần ghi danh cho biên kịch, hai anh em đã chia sẻ với nhau một đề cử giải Oscar cho kịch bản gốc xuất sắc nhất khi bộ phim được phát hành trước khi câu chuyện được xuất bản.[5]

Năm 2005, Jonathan và Christopher cùng nhau viết kịch bản cho The Prestige, bộ phim dựa trên tiểu thuyết cùng tên của Christopher Priest.[6] Hai anh em đã cộng tác cho kịch bản bộ phim năm 2008 The Dark Knight. Bộ phim tiếp tục trở thành bộ phim về Batman thành công nhất về mặt tài chính, mà sau đó bị vượt qua bởi phần tiếp theo của nó, The Dark Knight Rises.[7]

Ngày 10 tháng 2 năm 2011, CBS phát sóng tập thử nghiệm cho loạt phim truyền hình Person of Interest của Nolan. Chương trình chính thức đựa lựa chọn bởi CBS vào ngày 13 tháng 5 năm 2011 để phát sóng vào mùa thu năm 2011. Loạt phim này kéo dài trong năm mùa và do Jim Caviezel và Michael Emerson thủ vai chính. Nolan đóng vai trò nhà sản xuất điều hành cùng với J. J. Abrams.[4]

Nolan đã viết kịch bản cho Interstellar, một bộ phim khoa học viễn tưởng dựa trên các tác phẩm của nhà vật lý lý thuyết Kip Thorne, người đóng vai trò nhà sản xuất điều hành của bộ phim.[8] Christopher Nolan đồng biên kịch, đạo diễn và sản xuất bộ phim, với Paramount phân phối trong nước, trong khi Warner Bros. phân phối trên toàn cầu.[9][10][11]

Nolan đã đạo diễn tập thử nghiệm của loạt phim truyền hình khoa học viễn tưởng kinh dị, Westworld cho HBO, đồng biên kịch cùng Lisa Joy, dựa trên bộ phim cùng tên năm 1973, tập thử nghiệm này sau đó đã được đồng ý làm thành loạt phim truyền hình và công chiếu vào ngày 2 tháng 10 năm 2016. Nolan đóng vai trò nhà sản xuất điều hành cùng với Joy, J. J. Abrams, Jerry Weintraub, và Bryan Burk.[12]

Năm 2014, TheWrap đưa tin rằng Nolan đang viết kịch bản và sản xuất một loạt phim truyền hình dựa trên loạt truyện Foundation của Isaac Asimov cho HBO.[13]