Đơn Dương từng hợp tác với điện ảnh Mỹ qua các bộ phim Ba mùa (đạo diễn Timothy Linh Bùi), Chúng tôi từng là lính (We Were Soldiers), Rồng xanh. Trong bộ phim Chúng tôi từng là lính anh đóng chung với Mel Gibson. Trong đó Đơn Dương thủ vai Nguyễn Hữu An, chỉ huy Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam trong Trận Ia Đrăng.

Tuy nhiên sau khi đóng hai bộ phim Chúng tôi từng là lính và Rồng xanh, anh nhận nhiều chỉ trích dữ dội từ phía chính quyền cũng như phía dư luận vì đã tham gia những bộ phim mang tính "xuyên tạc lịch sử", bôi xấu hình ảnh quân đội nhân dân Việt Nam. Tuy nhiên, Đơn Dương luôn khẳng định mình vô tội và trong một bức thư gửi cho gia đình, anh nhấn mạnh rằng anh mãi mãi không bao giờ phản bội đất nước. Sau một thời gian ngắn, anh sang Mỹ và sống tại San Francisco, California cho đến khi qua đời vào ngày 7 tháng 12 năm 2011 vì tai biến mạch máu não[8]. Tro cốt anh được mang về quê hương theo nguyện vọng của anh lúc sinh thời.