Carlos Saura, prin impresionanta sa activitate de regizor, reprezintă cinematografia spaniolă din a două jumătate a secolului al XX-lea la superlativ. A început, în 1958, cu un documentar Cuenca și a continuat cu lungmetrajele Los golfos (1960) și celebrul La caza (1965), apoi cu Peppermint frappe (1967), Stress, es tres, tres (1968) sau El jardin de las delicias (1970), filme care au adus neorealismul în Spania și au abordat cele mai dificile subiecte, în speță, ravagiile războiului civil, represiunea franchista, tabuurile erotice, cenzura. Filmate în peisaje aride și folosind imagini în contururi tari, filmele din anii '60, semnate de Carlos Saura, constituie o referință în istoria cinematografiei mondiale. În 1972, cu Ana y los lobos, regizorul abordează cu o uimitoare finețe psihologică legăturile nevăzute din interiorul unei familii aristocratice spaniole. Elisa, vida mia (1977) este considerat capodopera sa cinematografică, un film care integrează într-o manieră spectaculoasă literatura (textele clasice spaniole) și imaginea, muzica (Satie), doi mari actori (Fernando Rey și Geraldine Chaplin) și vocea regizorului ca narator neconvențional. După moartea lui Franco, Carlos Saura devine una dintre figurile emblematice ale cinematografiei epocii tranziției, reducind intensitatea elitistă a peliculelor prin abordarea unor subiecte de psihologie a societății contemporane sau prin portretizarea unor figuri extraordinare, spaniole sau latino-americane.
Seria de filme dedicate dansului spaniol, tangoului, artei flamenco sau filmele muzicale constituie o altă fațetă a operei sale și marchează momente în istoria genului, din anii '80 pînă în prezent: Bodas de sangre (1981), El amor brujo, Sevillanas, Flamenco (1995), Fados (2007). Documentarul Flamenco este considerat cel mai important documentar audio-vizual despre această artă. În 1991 filmează, în Argentina, pelicula El Sur, bazată pe povestirea cu același nume de Borges. În 2004 filmează El Septimo dia (2004), povestea unui masacru dintr-o provincie spaniolă, pe baza unui scenariu scris de Ray Loriga. Cea mai recentă producție a sa este Io, Don Giovanni (2009), un lungmetraj despre viața lui Lorenzo del Ponte, cel care a scris libretul pentru opera Don Giovanni de Mozart.