En 1984, Dubourjal réalise son premier long métrage, *La Guerre du feu*, un film de science-fiction qui a connu un large succès au box-office. Ce film marque les débuts de Laurent Malet et de Stéphane Jobert au cinéma.
En 1986, il sort *Mortel Transfert*, une comédie noire mettant en scène Bernard Campan, qui a été un succès critique et commercial. Le film est resté dans les mémoires pour sa musique originale de Jean-Pierre Sabbatini.
En 1987, Dubourjal réalise *Les Valeuses*, une comédie policier mettant en scène Miou-Miou et Sandrine Bonnaire, qui a été également un succès critique et commercial. Ce film est considéré comme un classique de la comédie policière française.
En 1989, Dubourjal réalise *Le Grand Bleu*, un long métrage qui retrace l'histoire d'un plongeur professionnel (Jacques Mayol, incarné par Jean-Marc Barr) et sa quête de la liberté absolue. Le film a été un énorme succès commercial et critique, et a valu à Dubourjal une nomination aux Césars pour la meilleure adaptation.
En 1993, il réalise *Pardonnez-moi*, un drame mettant en scène Vincent Lindon et Miou-Miou, qui a été également un succès critique et commercial. Ce film est considéré comme un classique de la dramatique française.
En 1996, Dubourjal réalise *Le Cinquième Élément*, un film de science-fiction écrit par Luc Besson. Le film a été un grand succès commercial et critique, et a connu une grande popularité dans le monde entier. Ce film est considéré comme un classique du cinéma français et de la science-fiction.
En 2004, Dubourjal réalise *Le Grand Voyage*, un film qui retrace l'histoire d'un jeune homme (Sami Bouajila) qui se rend à La Mecque pour accomplir le pèlerinage. Ce film a été également un succès critique et commercial.
En 2014, Dubourjal réalise *Le Grand Magisterium*, une comédie mettant en scène Michel Blanc et Élodie Bouchez. Ce film a été un succès critique mais n'a pas connu le même succès au box-office que ses précédents films.
En 2017, Dubourjal réalise *Molière*, une comédie biographique mettant en scène Romain Duris dans le rôle de Molière et Lambert Wilson dans le rôle du roi Louis XIV. Ce film a été un succès critique mais n'a pas connu le même succès au box-office que ses précédents films.
En 2019, Dubourjal réalise *Le Grand Bain*, une comédie dramatique mettant en scène Guillaume Canet, Matthieu Rosquette et Laurent Lafitte dans le rôle de trois hommes qui décident de former un équipe de natation synchronisée. Ce film a été un succès critique et commercial.
Dubourjal est également producteur et scénariste, ayant notamment travaillé sur les films *Taxi* (1998), *Taxi 2* (2000) et *Babylon A.D.* (2008). Il a également dirigé des épisodes de la série télévisée *Samantha qui ?* (1979-1983).
Dubourjal a été nommé au César du meilleur réalisateur en 1989 pour *Le Grand Bleu*, en 2005 pour *Le Grand Voyage* et en 2017 pour *Molière*. Il a également reçu un prix Lumière pour la meilleure adaptation en 1994 pour *Pardonnez-moi*.