1958年，执导个人首部电影《通往绞刑架的电梯》 ；同年，执导电影《恋人们》，该片获得第23届威尼斯国际电影节主竞赛单元-评审团特别奖。1960年，由其执导的奇幻喜剧电影《扎齐坐地铁》上映，该片由凯瑟琳·德蒙吉奥、菲利普·努瓦雷合作主演。

1962年，执导纪录片《环法万岁》。1963年，执导剧情电影《鬼火》，该片改编自皮耶尔·德希厄·拉·侯歇勒所著同名小说，入围第1届日本电影学院奖最佳外语片奖，获得第28届威尼斯国际电影节主竞赛单元-评审团特别奖。

1967年，执导由让-保罗·贝尔蒙多、詹妮薇芙·布卓等联合主演的犯罪喜剧电影《巴黎大盗》。1968年，执导纪录片《加尔各达》，该片入围第22届戛纳国际电影节主竞赛单元。1971年，自编自导由贝努阿·费雷、蕾雅·马萨利共同主演的剧情电影《心脏杂音》，该片入围第45届奥斯卡金像奖最佳原创剧本奖、第24届戛纳国际电影节主竞赛单元。

1974年，执导由皮埃尔·布莱士、奥萝尔·克莱芒、霍尔格·洛文纳德勒联合主演的剧情电影《拉孔布·吕西安》 ，该片入围第47届奥斯卡金像奖最佳外语片奖，入围第31届戛纳国际电影节主竞赛单元，获得第28届英国电影学院奖最佳影片奖 。

1978年，执导由基思·卡拉丹、波姬·小丝搭档主演的剧情电影《艳娃传》 ，该片获得第31届戛纳国际电影节技术大奖。1980年，执导由伯特·兰卡斯特、苏珊·萨兰登、凯特·瑞德联合主演的爱情犯罪电影《大西洋城》，该片获得第37届威尼斯国际电影节金狮奖 ，他凭借该片入围第54届奥斯卡金像奖最佳导演奖 。

1983年，执导由华莱士·肖恩、安德烈·格雷戈里共同主演的喜剧电影《与安德烈晚餐》 。1984年，执导由唐纳德·萨瑟兰主演的惊悚电影《两光大笨贼》，该片入围第34届柏林国际电影节主竞赛单元。

1987年，自编自导由加斯帕·曼尼斯、拉斐尔·费伊特、弗朗辛·拉塞特联袂主演的战争电影《再见，孩子们》 ，该片是在1987年根据他童年时的真实经历改编，入围第60届奥斯卡金像奖最佳外语片奖、最佳原创剧本奖 ，获得第44届威尼斯国际电影节金狮奖 。

1990年，由其执导的喜剧电影《五月傻瓜》上映 ，该片入围第44届 英国电影学院奖电影奖-最佳非英语片奖、第34届意大利大卫奖最佳外国影片奖，他凭借该片获得第34届意大利大卫奖最佳外国导演奖。1991年，路易·马勒获得第44届英国电影学院奖终身成就奖 。

1992年，执导由杰瑞米·艾恩斯、朱丽叶·比诺什、米兰达·理查森联合主演的爱情电影《烈火情人》，影片讲述了主人公史蒂芬和儿子的女友安娜发生了不伦恋情，最后导致悲剧的故事 。1993年，担任第46届戛纳国际电影节评委会主席。1994年，执导由朱丽安·摩尔、林恩·科恩合作主演的爱情喜剧电影《万尼亚在42街口》 。

1995年11月23日，路易·马勒因淋巴癌在美国加利福尼亚州去世，享年63岁 。

路易·马勒是一个对时代变化时刻保持敏感的电影艺术家。他执导的各具风格的影片将近40部，每部作品都反映了新时代的社会观念、社会思想以及不同阶级地位的转变，它们作为新时代的预言都给人以不同的启迪和感受，在电影史上闪烁着独特的光彩。他的镜头始终以女性形象为对象，饱含感情地表现着女性的情绪变化和内在思想转变，路易·马勒以女性形象为视角挖掘女性内心，展露女性感情变化的电影理念对于时代中国 “大男子主义”的视野下女性电影的生存发展和电影中女性形象的塑造具有重要的意义 （《电影评介》评）。

路易·马勒被称为影坛新浪潮的开山人物。他高产优质地拍摄了多种风格和主题的影片，成为法国电影的中坚力量。他不仅坚持自己的创作方式，也是少数在美国还能保持自我风格的“国际导演”。路易·马勒的影像则不断地向约定俗成的社会戒规乃至文化禁忌发起挑战，彰显了他那一以贯之的叛逆精神和无畏勇气。在他那影像探索的道路上，向来不甘于成为形式的奴隶、风格的走卒乃至语言的囚徒。创新求变、离经叛道，将摄影机对准人类灵魂的每个角落，是他矢志不渝的艺术主张和文化诉求，因而表现出超乎常人的道德勇气和力量 （人民网评）。

路易·马勒不仅是当代电影史上的重要导演，他摆脱了好莱坞商业控制，继续自己电影作者的创作方式，殊为难能可贵。他是“法国新浪潮电影”的“导火线”，为“新浪潮”的年轻导演们开拍处女作、开创新风格奠定了一定的商业经验和经济基础。马勒早期的几部剧情电影，不论是商业上的成功，还是题材形式上的突破，都能让他当之无愧的跻身于“新浪潮”奠基人的行列。在路易·马勒的电影中，他继承了法国文化中素有彻底贯彻人本主义的传统同时所做出的努力尝试，这也使得他被许多电影研究者们称为“难以归类的人道主义者” （《电影评介》评）。

路易·马勒虽然与正宗新浪潮的代表人物、代表风格有着不大不小的差别，但他出道很早，可以称之为“电影新浪潮”的“开山人物” （网易评）。路易·马勒的作品的多样性使人们在称这位电影家为作者时犹豫不决。路易·马勒被人们称为“心理分析专家”，而这个专家享有大资产者之子的名声是毫不足怪的，他总是高傲地与时尚及现存规则保持距离，在揭示自身隐秘方面表现出明显地迟疑，他执著地忠实于他对艺术的独特见解 （《电影艺术》评）。

路易·马勒的电影创作生涯中游移于纪录片和剧情片之间的旨趣和他总体创作上纪录与剧情的合一，是基于他对影片题材的判定。在马勒看来，剧情片所呈现的是“过去”的时态，而纪录片则更侧重于对“现在”时态的表述。路易·马勒常常因为风格和特点的多元性，很难被囊括到某一类型或者流派之中，又坚称自己不拍政治性题材的作品，往往被影评家们称为难以归类。无论是马勒在“新浪潮”时期的开山之作，还是他在“直接电影 ”风潮下的经典之作，在他的整个创作中，他时常会受到当时的电影观念的影响，然后又追随着自己的观点和独特的方式游离之外。但是路易·马勒的创作观念在一定程度上是与世界电影文化观念合流的 （《电影文学》评）。