Bhansali și-a început cariera ca asistent al lui Vidhu Vinod Chopra și a fost implicat în realizarea filmului Parinda, 1942: A Love Story și Kareeb. Cu toate acestea, s-au certat când Bhansali a refuzat să regizeze Kareeb. În 1996, și-a făcut debutul ca regizor cu Khamoshi: The Musical, o narațiune nereușită din punct de vedere comercial, dar aclamată de critică, despre lupta unei fiice de a comunica cu părinții ei surdo-muți. Filmul a obținut Premiul Criticilor pentru cel mai bun film la Filmfare. A ajuns în prim-planul cinematografiei indiene cu o poveste de dragoste triunghiulară, Hum Dil De Chuke Sanam, cu Aishwarya Rai, Salman Khan și Ajay Devgan, care a stabilit amprenta sa individualistă pentru splendoarea vizuală și crearea unei aure de sărbătoare și festivitate. Filmul a fost prezentat în premieră în secțiunea Panorama indiană la Festivalul Internațional de Film din India din 1999. A fost un mare succes comercial și de critică și a câștigat numeroase premii, inclusiv patru premii naționale și nouă premii Filmfare.
Următorul său film, Devdas, cu Shah Rukh Khan, Aishwarya Rai și Madhuri Dixit, a fost oda lui Bhansali la romanul cu același nume, care a devenit filmul cu cele mai mari încasări din 2002. Filmul a primit, de asemenea, aprecieri unanime din partea criticilor și a câștigat toate distincțiile majore la Filmfare, devenind cel mai premiat film din Filmfare, (la egalitate cu Dilwale Dulhania Le Jayenge din 1995). La cea de-a 50-a ediție a Premiilor Naționale de Film, a câștigat cinci premii, inclusiv cel pentru cel mai bun film popular care oferă un divertisment sănătos. A primit o nominalizare pentru cel mai bun film străin la Premiile Academiei Britanice de Film & Televiziune (BAFTA). A fost propunerea Indiei pentru premiul Oscar pentru cel mai bun film străin. Filmul a fost proiectat și la Festivalul de Film de la Cannes din 2002. A ocupat locul al optulea în topul revistei Time „Cele mai bune 10 filme ale mileniului (până acum)”. Următorul său film, Black, cu Amitabh Bachchan și Rani Mukerji, a doborât propriul record absolut al lui Devdas, obținând unsprezece premii, cel mai mare număr de premii acordate vreodată unui singur film la Filmfare. A ocupat locul al cincilea în topul celor mai bune 10 filme ale anului 2005 realizat de Time (Europa) printre filmele din întreaga lume. La cea de-a 53-a ediție a Premiilor Naționale de Film, a primit al doilea premiu național pentru cel mai bun film de lungmetraj în limba hindi. Hum Dil De Chuke Sanam, Devdas și Black i-au adus mai multe premii pentru cel mai bun regizor și cel mai bun film la Filmfare, acesta din urmă primind și premiul suplimentar al criticii pentru cel mai bun film. În 2006, Bhansali a participat ca jurat la reality show-ul Jhalak Dikhhla Jaa alături de Farah Khan și Shilpa Shetty.
Următorul film al lui Bhansali, Saawariya (lansat în 2007), a fost întâmpinat cu critici ascuțite și cu încasări slabe la box office. În 2008, Bhansali a pus în scenă opera Padmavati, o adaptare a baletului din 1923 scris de Albert Roussel. Spectacolul a avut premiera la Paris, la prestigiosul Théâtre du Châtelet și apoi la Festivalul celor două lumi, unde a primit „cincisprezece minute de ovații în picioare și șapte chemări la cortină la finalul primului spectacol”. Bhansali a primit numeroase comentarii pozitive din partea criticilor internaționali pentru opera sa. În 2010, Bhansali a lansat filmul Guzaarish, cu Hrithik Roshan și Aishwarya Rai, în care și-a făcut debutul și în regia muzicală. Filmul a primit recenzii pozitive spre mixte din partea criticilor, dar nu a putut avea performanțe bune la box office. Guzaarish i-a adus o nominalizare la categoria Cel mai bun regizor la Filmfare. În 2011, a devenit membru al juriului în cadrul emisiunii de talente muzicale indiene X Factor India Sezonul 1. În același an, a produs și filmul de comedie muzicală My Friend Pinto, care a primit, de asemenea, recenzii mixte și s-a prăbușit la box office. În 2012, Bhansali a produs Rowdy Rathore, un remake al filmului telugu Vikramarkudu, cu Akshay Kumar și Sonakshi Sinha în rolurile principale și regizat de Prabhu Deva. Filmul a primit recenzii mixte din partea criticilor și a devenit un succes comercial major, Box Office India catalogându-l drept un film de succes. În anul următor, a produs Shirin Farhad Ki Toh Nikal Padi, care a primit, de asemenea, recenzii mixte, dar nu a reușit să aibă performanțe bune la box-office.
În 2013, Bhansali a regizat Goliyon Ki Raasleela Ram-Leela, o adaptare a operei Romeo și Julieta a lui Shakespeare, cu Ranveer Singh și Deepika Padukone . Unele grupuri religioase s-au opus filmului susținând că fostul titlu Ramleela era înșelător, deoarece filmul nu avea nicio legătură cu Ramlila, reprezentarea tradițională a vieții și poveștii zeității hinduse, Lordul Rama. Lansarea filmului a fost suspendată de Înalta Curte din Delhi din cauza controversei legate de titlu, susținând că filmul a rănit sentimentele religioase ale hindușilor. Ulterior, titlul filmului a fost schimbat în Goliyon ki Rasleela Ram-Leela și, în cele din urmă, a fost lansat în India așa cum era programat. Cu toate acestea, după o săptămână de la lansare, Lucknow bench of Allahabad High Court a interzis lansarea filmului în Uttar Pradesh. În ciuda controversei și a lansării limitate, filmul a avut o lansare apreciată de critici și a avut încasări mari în box office la nivel mondial, câștigând în cele din urmă ₹2,02 miliarde ₹ (31 milioane USD) și devenind al cincilea film cu cele mai mari încasări din 2013. Filmul i-a adus lui Bhansali mai multe nominalizări la premii, inclusiv nominalizări pentru cel mai bun film și cel mai bun regizor la Filmfare. În același an, Bhansali a debutat în televiziune cu serialul Saraswatichandra, cu Gautam Rode și Jennifer Winget, pe care l-a părăsit ulterior după câteva episoade.
În anul următor, a produs filmul sportiv biografic Mary Kom, cu Priyanka Chopra în rolul principal, care a avut premiera la Festivalul Internațional de Film de la Toronto din 2014, devenind primul film hindi care a fost proiectat în seara de deschidere a festivalului. Filmul a devenit un succes atât comercial, cât și de critică și a primit diverse aprecieri, alături de o nominalizare la categoria Cel mai bun film la Filmfare. La cea de-a 62-a ediție a Premiilor Naționale de Film, Bhansali a primit un alt Premiu Național pentru cel mai bun film popular care oferă divertisment sănătos pentru acest film. În 2015, el a produs filmul de acțiune și dramă Gabbar Is Back, cu Akshay Kumar, care s-a dovedit a fi, de asemenea, un succes comercial, cu recenzii pozitive din partea criticilor. Următoarea aventură regizorală a lui Bhansali a fost proiectul său de vis, romanul de epocă Bajirao Mastani (2015), bazat pe povestea de dragoste dintre Peshwa Baji Rao I și cea de-a doua soție a sa, Mastani. Ranveer Singh și Deepika Padukone au interpretat rolurile principale, în timp ce Priyanka Chopra a jucat-o pe prima soție a lui Bajirao, Kashibai. Filmul a fost anunțat în 2003 și a fost constant în actualitate în ceea ce privește distribuția, care includea actori precum Salman Khan, Shah Rukh Khan, Aishwarya Rai Bachchan, Kareena Kapoor și Rani Mukerji. Descendenții lui Bajirao I și Mastani și-au exprimat dezaprobarea față de acest film, susținând că libertatea creativă excesivă a lui Bhansali a cauzat o reprezentare nedreaptă a strămoșilor lor. La Înalta Curte din Bombay a fost depusă o petiție prin care se cerea suspendarea filmului, dar Înalta Curte a refuzat să intervină în ceea ce privește lansarea acestuia. Filmul a fost foarte bine primit de critici în întreaga lume și a fost inclus de mai multe surse printre cele mai bune filme ale anului 2015. În ciuda controversei, filmul a devenit unul dintre filmele indiene cu cele mai mari încasări din toate timpurile. Filmul a primit numeroase distincții la diverse ceremonii de premiere din India. La cea de-a 63-a ediție a Premiilor Naționale de Film, Bajirao Mastani a obținut șapte premii, iar Bhansali a câștigat Premiul Național pentru cel mai bun regizor. Filmul a fost prezentat în 2016 în cadrul secțiunii Panorama indiană a Festivalului Internațional de Film din India. Bajirao Mastani a fost selectat ca propunerea oficială a Indiei pentru cel mai bun film într-o limbă străină pentru cea de-a 74-a ediție a Premiilor Globul de Aur. În anul următor, a produs filmul marathi Laal Ishq.
Bhansali a regizat filmul de dramă de epocă Padmaavat, produs în comun de el și Viacom 18 Motion Pictures, și scris tot de el. Filmul o are în distribuție pe Deepika Padukone în rolul principal Rani Padmini, alături de Shahid Kapoor și Ranveer Singh în rolurile principale ale lui Rawal Ratan Singh și, respectiv, Alauddin Khalji. În timpul filmărilor pentru acest film, în ianuarie 2017, la Jaipur, membrii Shri Rajput Karni Sena au protestat pe platourile de filmare de la Jaigarh Fort, l-au atacat fizic pe Bhansali și pe membrii echipei sale, susținând că acesta a denaturat fapte istorice și le-a descris în mod eronat în film și, de asemenea, au încercat să vandalizeze platourile de filmare. La 6 martie 2017, membri ai Shri Rajput Karni Sena au vandalizat din nou Fortul Chittor și au spart oglinzile instalate în palatul lui Rani Padmini. La 15 martie 2017, un grup de vandali neidentificați a atacat din nou și a dat foc platourilor de filmare ale acestui film în Kolhapur, ceea ce a dus la incendierea decorului de producție, a costumelor și a bijuteriilor. Filmul a câștigat 30 de milioane de dolari în primele patru zile de la lansare.
În 2021, Bhansali va prezenta Gangubai Kathiawadi, un film biografic, polițist, bazat pe un capitol din cartea lui Hussain Zaidi Mafia Queens of Mumbai. Filmul despre Gangubai Kothewali, o are ca protagonistă pe Alia Bhatt în rolul lui Gangubai, și este programat pentru lansare pe 30 iulie 2021.
.