Filmy začal točit už za studií na filmové akademii v Lodži. Už celovečerní debut Nůž ve vodě z roku 1962 vynesl Polanskému nominaci na Oscara za nejlepší zahraniční film. (Na snímku Roman Polanski ve své kanceláři v Londýně kolem roku 1965.)

Rok nato režisér odjel do Paříže a jeho výjimečný talent mu v roce 1965 zajistil na MFF v Berlíně 1965 Stříbrného medvěda za hororovou studii rozpadu osobnosti dívky (Catherine Deneuveová) se sexuálními zábranami s názvem Hnus. (Snímek z roku 1969.)

O rok později si Polanski odvážel z Berlína Zlatého medvěda za drama Ve slepé uličce. Následovala upíří parodie Ples upírů (1967), v níž si sám zahrál a seznámil se s herečkou Sharon Tateovou, která mu změnila život.

Snímek z natáčení filmu Rosemary má děťátko, na snímku americká herečka Mia Farrow, 1967.

V roce 1968 se Polanski podruhé šťastně oženil se Sharon Tateovou.

Dne 9. srpna 1969 byla Tateová v osmém měsíci těhotenství ve svém losangeleském domě brutálně ubodána členy gangu Charlese Mansona. Snímek obdivovaného páru na festivalu v Cannes, 1968.

Polanski, který tehdy nebyl doma, se zhroutil a vrátil se do Evropy. Památce milované ženy později věnoval drama Tess (1979), které sklidilo tři Oscary a nominaci za režii. Na snímku z 10. srpna 1969 policie před domem, kde se zločin stal.

Do USA se Polanski vrátil v roce 1974 kvůli natáčení kultovní retro kriminálky Čínská čtvrt s Jackem Nicholsonem a Faye Dunawayeovou, která získala 11 nominací na Oscara (jednoho dostala) a tři Zlaté glóby. Snímek z roku 1970.

V roce 1977 se Polanski přiznal ke styku s 13letou Samanthou Geimerovou. Režisér tehdy uzavřel s prokuraturou dohodu, na jejímž základě si měl odsedět 90 dní. Po 42 dnech však utekl do Evropy v obavě, že soudce navzdory dohodě dospěje k přísnějšímu verdiktu. Snímek z natáčení filmu Frantic, 1987.

Jeho filmy dál sklízejí vavříny, Hollywood se však od něj odvrátil a Akademie filmových umění a věd ho vyloučila ze svých řad. Umělec žije střídavě ve Francii a v Polsku. Americká justice Polanského nadále stíhá, žádosti o jeho vydání však soudy ve Švýcarsku a Polsku zamítly.

Při natáčení dramatu 48 hodin v Paříži v roce 1988 se Polanski seznámil s Francouzkou Emmanuelle Seignerovou, s níž se záhy oženil a obsadil ji například do erotického dramatu Hořký měsíc (1992), mysteriózní Deváté brány (1999) či do snímku o sadomasochistickém vztahu Venuše v kožichu z roku 2013, který také získal Césara za režii.

Sexuální kauza ho dostihla opět v září 2009, když byl na žádost Spojených států zatčen ve Švýcarsku, kam jel na festival do Curychu převzít cenu za celoživotní dílo. Několik týdnů strávil ve vazbě a půl roku v domácím vězení ve své tamní chatě, než Švýcarsko rozhodlo, že ho nevydá. Polanski na snímku během příprav filmu „The Double“, 9. března 1996 ve švýcarském Gstaadu.

A podobně rozhodl i polský soud v říjnu 2015. Snímek z filmového festivalu Netia Off Camera 2. května 2018 v polském Krakově.