En 1967, Werner Herzog signe son premier long métrage : Signes de vie. Ce film, qui obtient l'Ours d'argent du festival de Berlin, contient déjà des constantes de toute l'oeuvre future du cinéaste : un certain goût pour la folie et l'absurde, une imagerie visionnaire et des références au romantisme allemand.
En 1970, Herzog réalise en Afrique un film expérimental teinté de poésie : Fata Morgana. Les premières oeuvres du cinéaste développent les thèmes des " sous-hommes " et des aventuriers mégalomanes : Au pays du silence et de l'obscurité (1970-71), Les nains aussi ont commencé petits (1970), et surtout Aguirre, la colère de Dieu (1972), tourné dans la jungle amazonienne avec, dans le rôle du conquistador fou, Klaus Kinski, son acteur fétiche.
En 1975, L'Enigme de Kaspar Hauser (1974) reçoit le Prix Spécial du Jury au festival de Cannes. Herzog tourne en 1977 La Ballade de Bruno, avec Bruno S. qui interprétait déjà Kaspar Hauser. Les deux films présentent des points communs : on y retrouve un marginal incapable de s'adapter à la société et un même pessimisme.
Entre-temps, le réalisateur tourne un film envoûtant, Coeur de verre (1976) avec des comédiens sous hypnose. En 1979, il retrouve Kinski pour Nosferatu, fantôme de la nuit, adapté de l'oeuvre de Bram Stoker et en hommage au film de Friedrich Wilhelm Murnau. Fitzcarraldo (1982), Prix de la mise en scène à Cannes, décline les thèmes abordés dans Aguirre, la colère de Dieu : il s'agit cette fois d'un ingénieur qui rêve de construire une salle d'opéra en pleine forêt amazonienne.
Herzog et Kinski se retrouvent une cinquième fois pour Cobra Verde (1987), nouvelle variation sur la destinée d'un personnage hors normes. Tout comme dans Le pays où rêvent les fourmis vertes (1984) qui défendait la cause des Aborigènes d'Australie, Cobra Verde analyse un thème social : l'esclavage.
Toujours intéressé par les mégalomanes, Herzog tourne en 1990 un film sur le dictateur centrafricain Bokassa, Echos d'un sombre empire. En 1999, son documentaire Ennemis intimes évoque sa relation complexe et conflictuelle avec Klaus Kinski, huit ans après la mort de l'acteur. Avec Invincible (2001), Herzog réalise un réquisitoire sur l'Allemagne des années 30 avec, comme héros, la magnétiseur pro-nazi Hanussen (Tim Roth).
Il poursuit sa carrière de documentariste avec La Roue du temps (2003) autour du Dalaï Lama, avec Grizzly man (2005), ou la vie d'un homme parmi les ours dans une Alaska sauvage, avec Rencontres au bout du monde (2007) consacré à l'Antarctique, puis avec La Grotte des rêves perdus (2010) sur la grotte Chauvet et ses peintures préhistoriques.
Son dernier documentaire en date, Into the Abyss (2011), a pour thème un triple meurtre commis aux Etats-Unis dont Herzog interviewe accusés et familles des victimes. Il tourne également durant cette période plusieurs documentaires de moyen métrage et co-signe avec Dmitry Vasiukov un film sur les populations indigènes de Sibérie : Happy People : a Year in the Taïga (2012).
En dépit de cette production importante, il n'abandonne pas la fiction, signant Rescue Dawn (2007), l'histoire vraie d'un pilote américain qui s'échappe d'un camp de prisonniers pendant la guerre du Vietnam. Après ce film produit aux Etats-Unis et interprété par Christian Bale, il dirige Nicolas Cage dans un autre film américain, le polar Bad lieutenant : escale à la Nouvelle-Orléans (2009), dont il réfute qu'il soit une suite ou un remake du Bad Lieutenant d'Abel Ferrara. C'est à nouveau aux Etats-Unis qu'il réalise Dans l'oeil du tueur (2009), portrait d'un apprenti comédien ayant tué sa mère, dans une sorte d'écho d'une tragédie grecque. Cette adaptation d'un fait divers réel a été produite par David Lynch.
Dès 1968, Werner Herzog tourne des documentaires pour la télévision. Il a publié tous ses scénarios, plusieurs livres et des poèmes dans la revue Akzente. En 1979, il publie Von gehen im Eis (Sur le chemin des glaces), un livre relatant son périple de Munich à Paris.
Il met régulièrement en scène des opéras.
Il apparaît à l'affiche de quelques films en tant qu'acteur, notamment dans Julien Donkey-Boy (Harmony Korine, 1999) ou Incident au Loch Ness (Zak Penn, 2004).
Il a tourné quelques téléfilms ou séries pour la télévision allemande, ainsi que, pour la télévision américaine, une série documentaire sur des condamnés à mort en attente de leur exécution, On Death Row (2012).
Courts métrages 1962 | Herakles | Werner Herzog |
| 1964 | Spiel im Sand | Werner Herzog |
| 1966 | Beispiellose verteidigung der Festung Deutschkreutz (Die) | Werner Herzog |
| 1967 | Letzte Worte Dernières paroles | Werner Herzog |
| 1968 | Massnahmen gegen Fanatiker | Werner Herzog |
| 1969 | Fliegenden Arzte von Ostafrika (Die) Les Docteurs volants de l'Afrique de l'est | Werner Herzog |
| 1973 | Grosse Ekstase des Bildschnitzers Steiner-ski-flug-chanze Planica (Die) La Grande extase du sculpteur sur bois Steiner | Werner Herzog |
| 1976 | How much wood would a woodchuck chuck | Werner Herzog |
| 1976 | Mit mir will keiner spielen | Werner Herzog |
| 1976 | Soufrière (La) | Werner Herzog |
| 1984 | Gasherbrum - Der leuchtende Berg Gasherbrum, la montagne lumineuse | Werner Herzog |
| 1989 | Wodaabé, die Hirten der Sonne Wodaabé, les bergers du soleil | Werner Herzog |
| 1992 | Lektionen in finsternis | Werner Herzog |
| 1962 | Herakles | Werner Herzog |
| 1964 | Spiel im Sand | Werner Herzog |
| 1966 | Beispiellose verteidigung der Festung Deutschkreutz (Die) | Werner Herzog |
| 1968 | Massnahmen gegen Fanatiker | Werner Herzog |
| 1973 | Grosse Ekstase des Bildschnitzers Steiner-ski-flug-chanze Planica (Die) La Grande extase du sculpteur sur bois Steiner | Werner Herzog |
| 1976 | How much wood would a woodchuck chuck | Werner Herzog |
| 1976 | Mit mir will keiner spielen | Werner Herzog |
| 1976 | Soufrière (La) | Werner Herzog |
| 1962 | Herakles | Werner Herzog |
| 1964 | Spiel im Sand | Werner Herzog |
| 1968 | Massnahmen gegen Fanatiker | Werner Herzog |
| 1976 | How much wood would a woodchuck chuck | Werner Herzog |
| 1976 | Soufrière (La) | Werner Herzog |
| 1962 | Herakles | Werner Herzog |
| 1964 | Spiel im Sand | Werner Herzog |
| 1966 | Beispiellose verteidigung der Festung Deutschkreutz (Die) | Werner Herzog |
| 1982 | Chambre 666 | Wim Wenders |
| 2010 | Wer sich traut, reisst die Kälte vom Pferd [Qui ose, fera chuter le froid de sa monture] | Alexander Kluge |
Longs métrages| 1967 | Lebenzeichen Signes de vie | Werner Herzog |
| 1968 | Auch Zwerge haben klein angefangen Les Nains aussi ont commencé petits | Werner Herzog |
| 1968 | Fata morgana | Werner Herzog |
| 1970 | Behinderte Zukunft Avenir handicapé | Werner Herzog |
| 1970 | Land des Schweigens und der Dunkelheit Le Pays du silence et de l'obscurité | Werner Herzog |
| 1972 | Aguirre, der Zorn Gottes Aguirre, la colère de Dieu | Werner Herzog |
| 1974 | Jeder für sich und Gott gegen alle L'Enigme de Kaspar Hauser | Werner Herzog |
| 1976 | Ascensions de Werner Herzog (Les) | Werner Herzog |
| 1976 | Herz aus Glass Coeur de verre | Werner Herzog |
| 1976 | Stroszek La Ballade de Bruno | Werner Herzog |
| 1978 | Nosferatu, Phantom der Nacht Nosferatu, fantôme de la nuit | Werner Herzog |
| 1978 | Woyzeck | Werner Herzog |
| 1980 | Glaube und wahrung Fric et foi (l'homme de Dieu en colère) | Werner Herzog |
| 1980 | Huie's sermon Le Sermon de Huie | Werner Herzog |
| 1981 | Fitzcarraldo | Werner Herzog |
| 1983 | Wo die grünen Ameisen träumen Le Pays où rêvent les fourmis vertes | Werner Herzog |
| 1987 | Cobra verde | Werner Herzog |
| 1988 | Français vus par... [TV] (Les) | Jean-Luc Godard, Werner Herzog, Luigi Comencini, [etc.] |
| 1990 | Echos aus einem düsteren Reich Echos d'un sombre empire | Werner Herzog |
| 1990 | Schrei aus Stein Cerro Torre - Le cri de la roche | Werner Herzog |
| 1993 | Glocken aus der Tiefe | Werner Herzog |
| 1997 | Little Dieter Needs to Fly | Werner Herzog |
| 1998 | Mein liebster Feind Ennemis intimes | Werner Herzog |
| 2000 | Invincible | Werner Herzog |
| 2001 | Ten Minutes Older : The Trumpet | Aki Kaurismäki, Victor Erice, Werner Herzog, [etc.] |
| 2001 | Ten Minutes Older : The Trumpet : Ten Thousand Years Older | Werner Herzog |
| 2004 | Grizzly Man | Werner Herzog |
| 2005 | Rescue Dawn | Werner Herzog |
| 2008 | Bad Lieutenant : Port of Call New Orleans Bad Lieutenant : Escale à la Nouvelle-Orléans | Werner Herzog |
| 2009 | My Son, My Son, What Have Ye Done ? | Werner Herzog |
| 2010 | Cave of Forgotten Dreams La Grotte des rêves perdus | Werner Herzog |
| 2010 | Happy People | Werner Herzog, Dmitry Vasyukov |
| 2011 | Into the Abyss | Werner Herzog |
| 2014 | Queen of the Desert | Werner Herzog |
| 2015 | Salt and Fire | Werner Herzog |
| 2018 | Family Romance, LLC | Werner Herzog |
| 2018 | Meeting Gorbachev | Werner Herzog, André Singer |
| 1967 | Lebenzeichen Signes de vie | Werner Herzog |
| 1968 | Auch Zwerge haben klein angefangen Les Nains aussi ont commencé petits | Werner Herzog |
| 1968 | Fata morgana | Werner Herzog |
| 1970 | Behinderte Zukunft Avenir handicapé | Werner Herzog |
| 1970 | Land des Schweigens und der Dunkelheit Le Pays du silence et de l'obscurité | Werner Herzog |
| 1972 | Aguirre, der Zorn Gottes Aguirre, la colère de Dieu | Werner Herzog |
| 1974 | Jeder für sich und Gott gegen alle L'Enigme de Kaspar Hauser | Werner Herzog |
| 1976 | Herz aus Glass Coeur de verre | Werner Herzog |
| 1976 | Stroszek La Ballade de Bruno | Werner Herzog |
| 1978 | Nosferatu, Phantom der Nacht Nosferatu, fantôme de la nuit | Werner Herzog |
| 1978 | Woyzeck | Werner Herzog |
| 1981 | Fitzcarraldo | Werner Herzog |
| 1983 | Wo die grünen Ameisen träumen Le Pays où rêvent les fourmis vertes | Werner Herzog |
| 1987 | Cobra verde | Werner Herzog |
| 1998 | Mein liebster Feind Ennemis intimes | Werner Herzog |
| 2000 | Invincible | Werner Herzog |
| 2003 | Incident at Loch Ness Incident au Loch Ness | Zak Penn |
| 2009 | My Son, My Son, What Have Ye Done ? | Werner Herzog |
| 2010 | Cave of Forgotten Dreams La Grotte des rêves perdus | Werner Herzog |
| 2015 | Salt and Fire | Werner Herzog |
| 2018 | Family Romance, LLC | Werner Herzog |
| 1974 | Jeder für sich und Gott gegen alle L'Enigme de Kaspar Hauser | Werner Herzog |
| 1983 | Wo die grünen Ameisen träumen Le Pays où rêvent les fourmis vertes | Werner Herzog |
| 2010 | Cave of Forgotten Dreams La Grotte des rêves perdus | Werner Herzog |
| 1968 | Auch Zwerge haben klein angefangen Les Nains aussi ont commencé petits | Werner Herzog |
| 1978 | Nosferatu, Phantom der Nacht Nosferatu, fantôme de la nuit | Werner Herzog |
| 1981 | Fitzcarraldo | Werner Herzog |
| 2003 | Incident at Loch Ness Incident au Loch Ness | Zak Penn |
| 2015 | Salt and Fire | Werner Herzog |
| 2012 | Act of Killing (The) | Joshua Oppenheimer, Christine Cynn |
| 2013 | Red Army | Gabe Polsky |
| 2014 | Look of Silence (The) | Joshua Oppenheimer |
| 2018 | Family Romance, LLC | Werner Herzog |
| 1968 | Fata morgana | Werner Herzog |
| 1970 | Behinderte Zukunft Avenir handicapé | Werner Herzog |
| 1970 | Land des Schweigens und der Dunkelheit Le Pays du silence et de l'obscurité | Werner Herzog |
| 1968 | Auch Zwerge haben klein angefangen Les Nains aussi ont commencé petits | Werner Herzog |
| 1967 | Lebenzeichen Signes de vie | Werner Herzog |
| 1970 | Geschichten vom Kübelkind | Ula Stöckl, Edgar Reitz |
| 1982 | Burden of Dreams Le Poids des rêves | Les Blank |
| 1983 | Man of Flowers L'Homme aux fleurs | Paul Cox |
| 1983 | Tokyo-Ga | Wim Wenders |
| 1987 | Un dieu rebelle | Peter Fleischmann |
| 1988 | Gekauftes Glück | Urs Odermatt |
| 1989 | Cuore e le gambe : Herzog (Il) | Fabio Segatori |
| 1994 | Brennendes Herz | Peter Patzak |
| 1997 | What Dreams May Come Au delà de nos rêves | Vincent Ward |
| 1998 | Mein liebster Feind Ennemis intimes | Werner Herzog |
| 1999 | Julien Donkey-Boy | Harmony Korine |
| 2003 | Incident at Loch Ness Incident au Loch Ness | Zak Penn |
| 2004 | Grizzly Man | Werner Herzog |
| 2006 | Mister Lonely | Harmony Korine |
| 2007 | 40 x 15 | Olivier Jahan |
| 2011 | Jack Reacher | Christopher McQuarrie |
| 2012 | Andere Heimat - Chronik einer Sehnsucht (Die) Heimat II - L'exode | Edgar Reitz |
| 2012 | Andere Heimat - Chronik einer Sehnsucht (Die) Heimat I - Chronique d'un rêve | Edgar Reitz |
| 2015 | Salt and Fire | Werner Herzog |
| 2018 | Great Buster (The) | Peter Bogdanovich |