2001年，为孟京辉电影导演处女座《像鸡毛一样飞》担任摄影师，影片获得瑞士洛迦诺电影节评委会特别奖。同年开始拍摄广告，他拍摄的第二支电信广告获得纽约广告节摄影奖提名。
2004年，曹郁掌镜的陆川执导的剧情电影《可可西里》，为了剧本的戏剧化成分、演员的表演方式、剧本素材量的大小还有景地的特点，使用1：2.35和移动车、三角架的方式来拍，影片气氛阴郁，凭借该片曹郁获第41届台湾电影金马奖最佳摄影，并且提名第25届中国电影金鸡奖最佳摄影。
2009年，再次与导演陆川合作，拍摄历史题材电影《南京！南京！》，两人在电影筹备期就决定拍黑白片，最终曹郁凭借该片获得第57届圣塞巴斯蒂安国际电影节最佳摄影、第46届台湾电影金马奖最佳摄影、第4届亚洲电影大奖最佳摄影、第3届亚太电影大奖最佳摄影，以及第37届洛杉矶影评人协会奖最佳摄影奖第二名。
2010年11月5日，担任摄像的时尚爱情电影《爱出色》上映，该片由陈奕利执导，刘烨、姚晨、莫小棋主演 。
2012年，在杨树鹏执导的热血匪帮传奇电影《匹夫》中担任摄影师，在影片的拍摄过程中他使用了高难度的长镜头。
2015年，担任陆川执导的系列电影的开篇作《鬼吹灯之精绝古城》的摄影师，在拍摄后期使用CG特效对画面进行1:1实景还原。
2017年，凭借爱情喜剧电影《摆渡人》获得第36届香港电影金像奖最佳摄影奖 、第54届台湾电影金马奖最佳摄影奖提名、第二届“金色银幕奖”最佳摄影奖。
2019年11月23日，第32届中国电影金鸡奖颁奖典礼暨第28届中国金鸡百花电影节闭幕式在福建厦门举办，曹郁凭《妖猫传》获最佳摄影奖。
2021年4月16日，其担任监制的电影《脐带》开机。