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1991年，执导个人首部黑白短片《床头》，从而开启了他的导演生涯。1992年，自编自导西部动作电影《杀手悲歌》，该片获得第9届圣丹斯电影节剧情片单元的观众奖。1994年，执导由大卫·阿奎特、约翰·哈克斯合作主演的剧情电影《坏人长命》；同年，执导动作剧《反叛之路》。
1995年，执导动作惊悚电影《杀人三步曲》，该片由安东尼奥·班德拉斯、萨尔玛·海耶克等联合主演；12月25日，由其执导的喜剧电影《四个房间》在美国上映。1996年1月19日，执导的惊悚电影《杀出个黎明》上映，他凭借该片入围第22届土星奖最佳导演奖。1997年，担任恐怖喜剧电影《惊声尖叫2》的助理导演；同年，在纪录片《FullTiltBoogie》中出镜。
1998年，执导由乔什·哈奈特、罗伯特·帕特里克合作主演的惊悚电影《夺命高校》。1999年，担任恐怖电影《嗜血狂魔》的制片人，该片由斯科特·斯皮格尔执导。
2000年，担任动作电影《从黄昏到黎明3》的编剧和制片人；同年，参演由RuneBendixen执导的剧情电影《斗牛士》；5月14日，由其出演的喜剧电影《名望》在法国上映。
2001年年3月18日，由其执导的科幻动作电影《非常小特务》上映。2002年，执导由亚历克斯·维加、达里尔·沙巴拉搭档主演的动作喜剧电影《SK-2恶梦岛》。2003年7月25日，执导的电影《非常小特务3》上映；9月12日，由其执导的动作电影《墨西哥往事》上映，该片讲述了传奇枪手埃尔·马拉齐重出江湖，成功阻止了大毒枭刺杀墨西哥总统企图推翻政权的疯狂计划。
2005年，执导由布鲁斯·威利斯、杰西卡·阿尔巴共同主演的动作电影《罪恶之城">罪恶之城》，该片入围第58届戛纳电影节主竞赛单元；6月10日，由其执导的动作冒险电影《立体小奇兵：鲨鱼男孩与岩浆女孩》在美国上映，该片由泰勒·洛特纳、泰勒·杜雷共同主演。2007年，与昆汀·塔伦蒂诺联手执导恐怖电影《刑房》；6月1日，由其执导的恐怖电影《恐怖星球》在以色列首映；同年，担任惊悚电影《死亡证据》的制片人。
2009年，执导由吉米·本内特、凯特·戴琳斯共同主演的奇幻冒险电影《许愿石》。2010年，与伊桑·曼尼奎斯联合执导动作惊悚电影《弯刀》，该片由丹尼·特乔、罗伯特·德尼罗等联合主演；同年，担任科幻冒险电影《铁血战士》的制片人，该片由尼莫洛德·安塔尔执导。
2011年，自编自导的电影《非常小特务4》上映，影片讲述了两个“小特务”对付时间大盗拯救世界，并且让全家人团聚的故事；同年，执导由科比·布莱恩特主演的体育短片《黑曼巴》。2012年，在纪录片《阴阳相成》中出镜；同年，参演爱情喜剧电影《Amelia's25th》。
2013年，执导由丹尼·特乔、米歇尔·罗德里格兹合作主演的动作犯罪电影《弯刀杀戮">弯刀杀戮》；同年，执导喜剧短片《冰激凌姐妹》。2014年7月15日，由其执导的动作剧《足坛密探》首播；8月22日，由其执导的电影《罪恶之城">罪恶之城2">罪恶之城">罪恶之城2》在美国上映；同年，执导惊悚剧《杀出个黎明》，该剧根据同名电影改编。
2015年，执导冒险电影《乔尼大冒险》，该片讲述的是虚拟世界中的一系列冒险故事；同年，执导剧情电影《一百年》，该片在2115年上映。
2019年，执导改编自漫画《铳梦》的科幻电影《阿丽塔：战斗天使》在美国上映。
罗伯特·罗德里格兹在其电影创作中，已形成了较为鲜明的影像风格。相比起其他电影导演们，他郑重其事地将电影作为自己表达玄思妙想的工具。以一颗玩心从事电影工作的罗德里格兹更倾向于将胶片当作自己肆意挥洒的画布，因而形成了自成一套的暴力美学表达方式。当人们在探讨罗德里格兹的电影成就时，暴力美学是无法回避的。在不同的电影中，罗德里格兹都有意识地对自己进行突破，即使同样是表现暴力题材，罗德里格兹也在探索着各种表现暴力的不同形式。可以说，罗德里格兹是一位从不掩饰自己对于暴力的崇尚，并且已经开辟出一条属于自己的暴力之路的导演。