Vào cuối những năm 1980 và 1990, Pawlikowski được biết đến nhiều nhất qua những bộ phim tài liệu của mình, có sự pha trộn giữa chất trữ tình và châm biếm, giúp ông có nhiều người hâm mộ và giành nhiều giải thưởng trên khắp thế giới. Từ Mátxcơva đến Pietushki là một cuộc hành trình đầy thơ mộng vào thế giới của nhà văn Nga nổi tiếng Venedikt Erofeev, nhờ bộ phim này ông đã giành được giải Emmy, giải RTS, giải Prix Italia và các giải thưởng khác.[5][6] Bộ phim Du hành của Dostoevsky từng đoạt nhiều giải thưởng là một bộ phim truyện vừa hài hước vừa bi kịch, trong đó một người lái xe điện ở Sankt-Peterburg — và là hậu duệ duy nhất còn sống của Fyodor Mikhaylovich Dostoyevsky — đã phiêu lưu khắp Tây Âu để kiếm tiền mua một chiếc xe Mercedes cũ.[cần dẫn nguồn]

Bộ phim nguyên bản và thành công nhất của Pawlikowski là Sử thi Serbia (1992), được thực hiện vào thời kỳ đỉnh điểm của Chiến tranh Bosnia. Nghiên cứu ngược đời, mỉa mai, giàu hình ảnh, đôi khi gần như thôi miên về sử thi của Serbia, với cảnh quay độc quyền của Radovan Karadžić và Tướng Ratko Mladić, đã khiến nhiều người đương thời tranh cãi và khó hiểu, nhưng giờ đây được nhiều người sùng bái. Chuyến đi cùng Zhirinovsky, một chuyến du hành bằng thuyền vô thực xuống sông Volga với chính trị gia người Nga gây tranh cãi Vladimir Volfovich Zhirinovskiy, đã mang về cho Pawlikowski giải thưởng Grierson cho Phim tài liệu Anh hay nhất năm 1995.[cần dẫn nguồn]

Quá trình chuyển đổi sang tiểu thuyết của Pawlikowski diễn ra vào năm 1998 với bộ phim ngắn dài 50 phút Twockers, một câu chuyện tình yêu trữ tình và gan góc lấy bối cảnh một khu nhà nghèo ở Yorkshire, do ông đồng sáng tác và đồng đạo diễn với Ian Duncan. Năm 2001, ông viết kịch bản và đạo diễn Last Resort cùng với Dina Korzun và Paddy Considine, bộ phim đã giành được giải BAFTA, giải Michael Powell cho Phim Anh hay nhất tại Edinburgh và nhiều giải thưởng khác. Năm 2004, ông viết kịch bản và đạo diễn My Summer of Love cùng Emily Blunt và Natalie Press, phim đã giành được giải BAFTA, giải Michael Powell cho phim Anh hay nhất và nhiều giải thưởng khác.[7]

Năm 2006, ông quay khoảng 60% bộ phim chuyển thể từ The Restraint of Beasts của Magnus Mills khi dự án bị tạm dừng - vợ ông bị ốm nặng và ông phải từ bỏ để chăm sóc cho vợ và các con.[8] Năm 2011, ông viết và đạo diễn một bộ phim được chuyển thể từ tiểu thuyết La femme du Vème (Người phụ nữ ở quận Năm) của Douglas Kennedy, với sự tham gia của Ethan Hawke và Kristin Scott Thomas.[9]

Ngày 19 tháng 10 năm 2013, bộ phim Ida của ông (do Agata Kulesza thủ vai chính) giành được giải Phim hay nhất tại Liên hoan phim London, cùng đêm mà Anthony Chen, một trong những sinh viên của ông tại Trường Điện ảnh và Truyền hình Quốc gia, giành được Giải thưởng Sutherland cho Phim đầu tay hay nhất cho Ilo Ilo.[10] Ida đã giành được Giải Oscar cho Phim ngoại ngữ vào ngày 23 tháng 2 năm 2015, qua đó trở thành tác phẩm Ba Lan đầu tiên làm được điều này.[11] Cùng năm, ông là thành viên ban giám khảo do Alfonso Cuarón đứng đầu tại Liên hoan phim quốc tế Venezia lần thứ 72.

Năm 2017, Pawlikowski chuyển thể tiểu thuyết tiểu sử Limonov (2011) của Emmanuel Carrère, dựa trên cuộc đời của Eduard Limonov, thành kịch bản.[12] Pawlikowski lên kế hoạch đạo diễn bộ phim chuyển thể nhưng rồi tiết lộ vào năm 2020 rằng ông mất hứng thú với nhân vật này và từ bỏ kế hoạch đạo diễn.[13]

Bộ phim mới nhất của ông, Zimna wojna (Chiến tranh Lạnh) thắng giải Đạo diễn xuất sắc nhất tại Liên hoan phim Cannes 2018. Phim cũng đã giành được 5 giải thưởng tại Giải thưởng Phim Châu Âu 2018 bao gồm Phim hay nhất, Đạo diễn xuất sắc nhất và Giải nữ diễn viên chính xuất sắc nhất. Năm 2019, ông được công bố là một thành viên trong ban giám khảo tại Liên hoan phim Cannes.[14]