Bhansali rozpoczął swoją karierę jako asystent Vidhu Vinoda Chopry i brał udział w realizacji filmów Parinda, 1942: A Love Story i Kareeb. Jednak ich drogi się rozeszły, kiedy Bhansali odmówił wyreżyserowania filmu Kareeb. W 1996 roku zadebiutował jako reżyser filmem Khamoshi: The Musical, nieudanym komercyjnie, ale docenionym przez krytyków opowiadającym o walce córki o porozumienie z głuchoniemymi rodzicami. Film zdobył Nagrodę Krytyków dla Najlepszego Filmu na festiwalu Filmfare. W kinie indyjskim zyskał rozgłos dzięki trójkątnej historii miłosnej Hum Dil De Chuke Sanam z Aishwaryą Rai, Salmanem Khanem i Ajayem Devganem w rolach głównych, która odcisnęła na nim indywidualne piętno wizualnego przepychu i tworzenia aury święta i uroczystości. Film miał premierę w sekcji Panorama Indii na Międzynarodowym Festiwalu Filmowym w Indiach w 1999 roku. Był to wielki komercyjny i krytyczny sukces, który zdobył liczne nagrody, w tym cztery National Awards i dziewięć Filmfare Awards.
Jego następny film, Devdas, z udziałem Shah Rukh Khan, Aishwarya Rai i Madhuri Dixit, był odą Bhansali do powieści o tej samej nazwie, która stała się najlepiej zarabiającym filmem 2002 roku. Film otrzymał również jednogłośne uznanie krytyków i zdobył wszystkie główne wyróżnienia w Filmfare, stając się najczęściej nagradzanym filmem w Filmfare, (związany z 1995 Dilwale Dulhania Le Jayenge). Na 50th National Film Awards, zdobył pięć nagród, w tym Best Popular Film Providing Wholesome Entertainment. Otrzymał nominację dla najlepszego filmu zagranicznego na British Academy of Film & Television Awards (BAFTA). Był to indyjski wniosek o Oscara dla najlepszego filmu obcojęzycznego. Film był również wyświetlany na Festiwalu Filmowym w Cannes w 2002 roku. Zajął ósme miejsce w rankingu magazynu Time „10 najlepszych filmów tysiąclecia (jak dotąd)”. Jego następny film, Black, z Amitabhem Bachchanem i Rani Mukerji w rolach głównych, pobił rekord Devdas, zdobywając jedenaście nagród, największą liczbę nagród, jaką kiedykolwiek przyznano jednemu filmowi na Filmfare. Zajął piąte miejsce w zestawieniu Time (Europe) „10 najlepszych filmów roku 2005” wśród filmów z całego świata. Podczas 53. Krajowej Nagrody Filmowej otrzymał swoją drugą nagrodę za najlepszy film fabularny w języku hindi. Hum Dil De Chuke Sanam, Devdas i Black przyniosły mu wiele nagród za najlepszą reżyserię i najlepszy film na Filmfare, a ten ostatni otrzymał dodatkowo Nagrodę Krytyków dla Najlepszego Filmu. W 2006 roku, Bhansali uczestniczył jako sędzia na reality TV show Jhalak Dikhhla Jaa obok Farah Khan i Shilpa Shetty.
Bhansali następny film Saawariya (wydany w 2007) spotkał się z ostrą krytyką i słabe zbiory w kasie. W 2008 roku Bhansali wystawił operę Padmavati, adaptację baletu z 1923 roku napisanego przez Alberta Roussela. Spektakl miał premierę w Paryżu w prestiżowym Théâtre du Châtelet, a następnie na Festival dei Due Mondi, gdzie otrzymał „piętnastominutową owację na stojąco i siedem wywołań kurtyny na koniec pierwszego pokazu.” Bhansali otrzymał wiele pozytywnych komentarzy od międzynarodowych krytyków za swoje dzieło. W 2010 roku Bhansali wypuścił film Guzaarish, z udziałem Hrithika Roshana i Aishwaryi Rai, w którym zadebiutował również jako reżyser muzyczny. Film otrzymał pozytywne lub mieszane recenzje od krytyków, ale nie poradził sobie dobrze w kasie. Guzaarish przyniósł mu nominację do nagrody Filmfare za najlepszą reżyserię. W 2011 roku został sędzią w indyjskim muzycznym talent show X Factor India Season 1. W tym samym roku wyprodukował również komedię muzyczną My Friend Pinto, która również otrzymała mieszane recenzje i spadła w kasie. W 2012 roku Bhansali wyprodukował Rowdy Rathore, remake teluguskiego filmu Vikramarkudu, z udziałem Akshaya Kumara i Sonakshi Sinha, w reżyserii Prabhu Devy. Film otrzymał mieszane recenzje od krytyków i stał się dużym sukcesem komercyjnym, Box Office India oznaczył go jako blockbuster filmowy. W następnym roku wyprodukował Shirin Farhad Ki Toh Nikal Padi, który również otrzymał mieszane recenzje, ale nie mógł dobrze wypaść w box office.
W 2013 roku Bhansali wyreżyserował Goliyon Ki Raasleela Ram-Leela, adaptację szekspirowskiego Romea i Julii, w której wystąpili Ranveer Singh i Deepika Padukone . Niektóre grupy religijne sprzeciwiały się filmowi twierdząc, że poprzedni tytuł Ramleela był mylący, ponieważ film nie miał nic wspólnego z Ramlilą, tradycyjną inscenizacją życia i historii hinduskiego bóstwa, Pana Ramy. Premiera filmu została wstrzymana przez Sąd Najwyższy w Delhi z powodu kontrowersji wokół tytułu, twierdząc, że film rani uczucia religijne Hindusów. Później tytuł filmu został zmieniony na Goliyon ki Rasleela Ram-Leela, i ostatecznie został wydany w Indiach zgodnie z planem. Jednak po tygodniu od premiery, ława Allahabad High Court w Lucknow zakazała premiery filmu w Uttar Pradesh. Pomimo kontrowersji i ograniczonego wydania, film otworzył się na uznanie krytyków i silne kolekcje box office na całym świecie, ostatecznie zarabiając ₹2,02 miliarda (31 milionów dolarów) i pojawiając się jako piąty najlepiej zarabiający film 2013 roku. Film zdobył kilka nominacji do nagród dla Bhansali, w tym nominacje dla najlepszego filmu i najlepszego reżysera na Filmfare. W tym samym roku Bhansali zadebiutował w telewizji z show Saraswatichandra, w którym wystąpili Gautam Rode i Jennifer Winget, którą później opuścił po kilku odcinkach.
W następnym roku wyprodukował biograficzny film sportowy Mary Kom z udziałem Priyanki Chopry, który miał premierę na Międzynarodowym Festiwalu Filmowym w Toronto w 2014 roku, stając się pierwszym filmem hindi wyświetlanym w noc otwarcia festiwalu. Film stał się zarówno komercyjnym, jak i krytycznym sukcesem i otrzymał wiele wyróżnień wraz z nominacją do nagrody Filmfare dla najlepszego filmu. Na 62. Narodowych Nagrodach Filmowych, Bhansali otrzymał kolejną Narodową Nagrodę dla Najlepszego Filmu Popularnego Zapewniającego Zdrową Rozrywkę za ten film. W 2015 roku wyprodukował dramat akcji Gabbar Is Back z Akshayem Kumarem w roli głównej, który również okazał się komercyjnym sukcesem z pozytywnymi recenzjami krytyków. Kolejnym reżyserskim przedsięwzięciem Bhansaliego był jego wymarzony projekt, okresowy romans Bajirao Mastani (2015), oparty na historii miłości pomiędzy Peshwa Baji Rao I i jego drugą żoną Mastani. W rolach tytułowych wystąpili Ranveer Singh i Deepika Padukone, a Priyanka Chopra zagrała pierwszą żonę Bajirao – Kashibai. Film został ogłoszony w 2003 roku i ciągle pojawiały się informacje o obsadzie, w której znaleźli się tacy aktorzy jak Salman Khan, Shah Rukh Khan, Aishwarya Rai Bachchan, Kareena Kapoor i Rani Mukerji. Potomkowie Bajirao I i Mastani wyrazili swoją dezaprobatę dla tego filmu, twierdząc, że nadmierna swoboda twórcza Bhansaliego spowodowała niesłuszne sportretowanie ich przodków. W Bombajskim Sądzie Najwyższym złożono petycję o wstrzymanie filmu, ale Sąd Najwyższy odmówił ingerencji w jego wydanie. Film otrzymał ogromne uznanie krytyków na całym świecie i został wymieniony wśród najlepszych filmów 2015 roku przez kilka źródeł. Pomimo kontrowersji, film stał się jednym z najlepiej zarabiających indyjskich filmów wszech czasów. Film otrzymał wiele wyróżnień na różnych ceremoniach rozdania nagród w Indiach. Na 63. National Film Awards, Bajirao Mastani zdobył siedem nagród, a Bhansali zdobył Narodową Nagrodę dla Najlepszego Reżysera. Film był pokazywany w 2016 roku w sekcji Panorama Indii na Międzynarodowym Festiwalu Filmowym w Indiach. Bajirao Mastani został wybrany jako oficjalne zgłoszenie Indii do konkursu na najlepszy film nieanglojęzyczny podczas 74. edycji Złotych Globów. W następnym roku wyprodukował film Marathi Laal Ishq.
Bhansali wyreżyserował okresowy film dramatyczny Padmaavat, wyprodukowany wspólnie przez niego i Viacom 18 Motion Pictures, a także napisany przez niego. Film zawiera Deepika Padukone w roli tytułowej jako Rani Padmini, obok Shahid Kapoor i Ranveer Singh w tytułowych rolach Rawal Ratan Singh i Alauddin Khalji odpowiednio. Podczas kręcenia filmu w styczniu 2017 roku w Jaipurze, członkowie Shri Rajput Karni Sena protestowali na zestawach w Jaigarh Fort, fizycznie zaatakowali Bhansali i członków jego ekipy, twierdząc, że przeinaczył fakty historyczne i przedstawił je błędnie w filmie, a także próbował zdewastować zestawy. W dniu 6 marca 2017 r. członkowie Shri Rajput Karni Sena ponownie zdewastowali fort Chittor i rozbili lustra zainstalowane w pałacu Rani Padmini. W dniu 15 marca 2017 roku grupa niezidentyfikowanych wandali ponownie zaatakowała i podpaliła plany tego filmu w Kolhapur, co doprowadziło do spalenia planu produkcyjnego, kostiumów i biżuterii. Film zarobił 30 milionów dolarów w ciągu pierwszych czterech dni po premierze.
W 2021 roku Bhansali zbliża się z Gangubai Kathiawadi, biograficznym, kryminalnym filmem opartym na rozdziale książki Hussaina Zaidi’ego Mafia Queens of Mumbai. Film o Gangubai Kothewali, gwiazdy Alia Bhatt jako Gangubai, i jest zaplanowany do wydania na 30 lipca 2021.
.