1979年，黄建新从西北大学毕业后入西安电影制片厂，先后任编辑、场记，并创作了电影剧本《女侦察员》。

1983年，担任剧情片《六斤县长》的副导演；同年，进入北京电影学院导演系进修。1984年，与张欣合作拍摄剧情片《小雨中的回忆》；此外，他还改编了电影文学剧本《兵车行》。

1985年，黄建新首次独立执导剧情片《黑炮事件》，该片讲述了探索民族文化心理以及政治模式对人的禁锢所造成的异化，获得华表奖优秀故事片奖、第6届金鸡奖最佳故事片，黄建新凭借该片获得上海新时期十年导演奖、第6届中国电影金鸡奖最佳导演提名。

1986年，执导喜剧科幻片《错位》，该片是黄建新“先锋三部曲”的第二部。1987年，创作了电影剧本《留学生》；同年，改编剧本《盲流》。

1988年，执导以王朔小说《浮出海面》改编的剧情片《轮回》，该片表现经济生活繁衍变化物质富裕后精神生活的一种精神飘移现象，成为西班牙圣·塞巴斯蒂安国际电影节的正式参赛作品，黄建新凭借该片获得第9届中国电影金鸡奖最佳导演提名。

1990年，黄建新作为学者，应悉尼电影电视高等学院的应邀赴澳大利亚讲学。1992年，执导由冯巩、牛振华联合主演的喜剧片《站直啰别趴下》，该片为黄建新“城市百态三部曲”的第一部，讲述了高文、张勇武、刘干部之间的邻里故事，获得华表奖优秀影片奖、第13届香港电影金像奖十大华语片奖。

1993年，执导剧情片《五魁》，该片是由台湾投资的西部影片，是一部纯粹表现大陆黄土高原风味的文学电影，获得鹿特丹国际电影节最受欢迎亚洲影片奖、陕西省“五个一”工程优秀影片奖。

1994年，执导改编自刘醒龙小说《秋风醉了》的剧情片《背靠背脸对脸》，该片为黄建新“城市百态三部曲”的第二部，获得第19届香港电影金像奖十大华语片奖、第10届福冈国际电影节最佳影片奖，黄建新凭借该片获得第15届中国电影金鸡奖最佳导演奖、第一届中国珠海电影节最佳编剧奖。同年，黄建新享受国务院特殊津贴，入选英国剑桥名人传记中心24版，并在德国汉堡电影节举办黄建新作品展览单元。

1995年，执导根据女作家叶广芩小说《学车轶事》改编的剧情片《红灯停绿灯行》，该片为黄建新“城市百态三部曲”的最后一部，获得第9届东京国际电影节大奖提名。

1997年，执导由冯巩、江珊合作主演的喜剧片《埋伏》，该片通过小人物的故事，展示出最平凡的老百姓生存之间的距离矛盾以及他们的精神状态，获得第17届中国电影金鸡奖评委会特别奖，第47届柏林国际电影节金熊奖提名。

1999年，执导由王志文、江珊合作主演的爱情家庭片《说出你的秘密》，该片讲述了一个由交通肇事逃逸而引发的耐人寻味的故事，获得第7届北京大学生电影节最佳影片奖、第10届上海影评人奖十佳影片。

2001年，执导由冯巩、吕丽萍、李小萌联合主演的喜剧片《谁说我不在乎》，该片主要讲述了谢雨婷主人公由于一些小事爆发的家庭风波的故事，获得第8届中国电影华表奖评委会特别奖、第2届华语电影传媒大奖最佳影片奖，黄建新凭借该片获得第9届北京大学生电影节最佳导演奖、第21届中国电影金鸡奖最佳导演提名。

2003年，开始担任中国电影导演协会会长，直至2011年。同年，监制由杨千嬅、吴彦祖合作主演的喜剧片《新扎师妹2之美丽任务》。此外，还执导了由苗圃、尤勇、傅彪联袂主演的剧情片《关中刀客之董二伯》。

2005年，执导以轻松的城市生活为主题的喜剧片《求求你，表扬我》，该片获得第八届上海国际电影节金爵奖评委会特别奖、第12届北京大学生电影节组委会大奖，黄建新凭借该片获得第8届上海国际电影节金爵奖最佳编剧奖。11月，黄建新应邀赴美国，在林肯中心作电影主题讲演。同年，在纪念中国电影诞辰百年之际，被中央政府授予“国家有突出贡献电影艺术家”称号。

2006年，担任动作片《墨攻》的制作人，该片改编自森秀树的同名漫画，讲述了战国时期十万赵国军队攻打梁城，墨者革离孤身救城的故事。

2008年，监制由陈可辛执导的动作片《投名状》，该片故事大纲改编自清末四大奇案之一的刺马案，获得第27届香港电影金像奖最佳影片奖、第15届台湾电影金马奖最佳影片奖。同年，监制由徐克执导的爱情喜剧片《女人不坏》。

2009年，黄建新担任动作片《十月围城》的制片人，该片讲述了1906年10月15日的香港中环，一群来自四面八方的革命义士，商人、乞丐、车夫、学生、赌徒等，在清政府和英政府的双重高压下，浴血拼搏、保护孙中山的故事，获得第29届香港电影金像奖最佳影片、第16届香港电影评论学会大奖最佳电影。11月，被推荐为《芭莎男士》中国品位双重领袖年度人物候选人。

2010年，执导历史片《建国大业》，该片是庆祝中华人民共和国成立60周年的献礼作品，获得第29届香港电影金像奖最佳亚洲电影提名、第19届金鸡百花电影节最佳影片奖，黄建新凭借该片获得第14届中国电影华表奖最佳导演奖、华鼎奖中国最佳影视男导演奖。

2011年，与韩三平合作执导历史片《建党伟业》，该片是为庆祝中国共产党建党90周年而制作的献礼影片，获得中共中央宣传部第12届精神文明建设“五个一工程”奖、第14届中国电影华表奖优秀故事片奖。同年，监制由张之亮执导的魔幻爱情片《肩上蝶》，该片讲述一个为拯救恋人而化身蝴蝶的少女和他的恋人之间的故事。

2012年，担任传记片《钱学森》的制作人，该片由陈坤、张铁林、张雨绮联袂主演。

2013年，监制根据梁羽生武侠小说改编的3D魔幻片《白发魔女传之明月天国》，该片获得第10届好莱坞中美电影节金天使奖电影。同年，监制由黄雷执导的喜剧片《愤怒的小孩》，该片由王一鸣、江珊合作主演，讲述了两个离家出走的孩子，一路上智斗笨贼的爆笑故事。

2014年4月8日，获得第21届北京大学生电影节20年五佳电影导演奖。4月25日，担任3D动作科幻喜剧片《冰封：重生之门》的制片人，该片为“冰封侠”系列电影第一部。12月14日，编剧和监制由徐克执导的3D谍战动作片《智取威虎山》。12月21日，担任CCTV-6（电影频道）综艺选秀节目《来吧！灰姑娘》的导师。

2015年1月，”大师微电影”正式启动，黄建新是首位加盟“2015大师微电影”的导演，也是黄建新执导的首部微电影——爱情片《失眠笔记》，该片由佟丽娅、窦骁、刘仪伟联袂主演。同年，监制由叫兽易小星执导的喜剧奇幻片《万万没想到》。

2016年，担任动作警匪片《湄公河行动》的制片人，该片根据“10·5中国船员金三角遇害事件”改编，由张涵予、彭于晏合作主演。

2019年4月26日，获得2018年度导演协会年度杰出贡献导演奖。2019年8月，在电视剧《我们的西南联大》中任艺术总监。2019年9月，在电影《决胜时刻》中担任监制兼导演。9月13日，由黄建新参与执导的电影《我和我的祖国》国庆献礼全球首场电影发布5G直播活动在全国七座城市联动举行。

2020年10月19日，监制兼导演的电影《1921》发布定档海报，宣布将于2021年7月1日上映。

2021年3月12日，监制的爱情喜剧电影《合法伴侣》上映。