20世纪80年代起，林超贤担任陈嘉上的副导演，两人一同制作了《霹雳火》、《飞虎》等一系列电影作品。

1997年，时年33岁的林超贤独力执导了电影处女作《G4特工》。

1998年，与陈嘉上联合执导了警匪片《野兽刑警》，影片上映后引发关注并获得第18届香港金像奖最佳影片，林超贤与陈嘉上共同获得最佳导演奖。

2000年，执导了反类型黑色幽默电影《江湖告急》，影片上映后受到好评，获得第20届香港电影金像奖最佳影片、最佳男主角等四项提名。

2001年，先后执导了动作片《走投有路》和《重装警察》，前者反响平淡，后者动作场面比较火爆，且内容触及惨烈的同袍情意，较受好评。

2004年，执导了由郭富城、陈奕迅、郑希怡主演的动作电影《冲锋陷阵》，该片是林超贤的作品首次在内地大规模公映。

2008年，与张家辉、谢霆锋合作了警匪片《证人》，该片不仅票房不俗，而且在内地、香港、台湾都收获好评，张家辉凭借该片获得第28届香港电影金像奖最佳男主角奖和第46届台湾电影金马奖最佳男主角。

2010年，再度与张家辉、谢霆锋等《证人》原班人马合作，拍摄了警匪片《线人》，该片获第30届香港电影金像奖最佳影片、最佳导演提名。

2012年，携周杰伦、谢霆锋拍摄了枪战动作片《逆战》，林超贤在剧中首次担任动作指导，并因此获得第32届香港电影金像奖最佳动作指导提名。

2013年，与张家辉再次合作，拍摄了讲述综合格斗的动作电影《激战》，该片获第33届香港电影金像奖颁奖包括最佳影片、最佳导演、最佳男主角在内的11项提名，并入围了第26届东京国际电影节世界焦点单元。

2014年，执导了根据“徐步高枪击案”改编，张家辉、吴彦祖领衔主演的犯罪电影《魔警》，该片入围第64届柏林国际电影节全景单元。

2016年，执导了根据“10·5中国船员金三角遇害事件”改编，张涵予、彭于晏、冯文娟等主演的警匪动作电影《湄公河行动》，该片于2016年9月30日上映。

2018年，执导军事动作电影《红海行动》，他还凭借该片提名第38届香港电影金像奖最佳导演奖；同年，获得纽约亚洲电影节最佳动作片导演奖；11月，凭借《红海行动》获得第34届大众电影百花奖最佳导演奖；11月11日，其执导的电影《紧急救援》正式开机。

2019年10月，凭借电影《红海行动》提名第32届中国电影金鸡奖最佳导演奖。

2020年11月27日，执导的电影《紧急救援》宣布提档至12月18日，并曝光新海报。

2021年8月5日，原定2021年8月12日上映的电影《长津湖》因疫情延期上映，新档期待定,《长津湖》是与陈凯歌、徐克联合监制、联合导演的抗美援朝电影。