En 1985, il réalise son premier court métrage, *Dans le parc*, suivi en 1987 par un deuxième court métrage, *La Vie de famille*. En 1990, il fait ses débuts au cinéma avec le long métrage *Le Roi danse*, pour lequel il obtient une nomination au César du meilleur réalisateur.
Son deuxième film, *Les Nuits fauves* (1992), met en scène un couple de jeunes gens à la peine de se perdre dans les rues de Paris. Le film est sélectionné dans la catégorie Un certain regard au Festival de Cannes 1992 et obtient le Grand Prix du jury aux Rencontres internationales du cinéma d'Aubagne-Festival des Cinémas diffusés.
En 1994, Laignel Pascal réalise *Les Apprentis*, un film sur la vie de jeunes apprenants qui se trouvent au centre d'une querelle entre les ouvriers et le patron. Le film est sélectionné dans la catégorie Un certain regard au Festival de Cannes 1994, et obtient le Prix spécial du jury aux Rencontres internationales du cinéma d'Aubagne-Festival des Cinémas diffusés.
En 1996, il réalise *La Fidélité*, un film qui raconte l'histoire d'un couple de jeunes gens et leur relation en crise à la suite d'une infidélité. Le film est sélectionné dans la catégorie Un certain regard au Festival de Cannes 1996, et obtient le Prix spécial du jury aux Rencontres internationales du cinéma d'Aubagne-Festival des Cinémas diffusés.
En 2003, Laignel Pascal réalise *Le Fils*, un film sur la relation entre un père et son fils, qui a gagné le Prix Louis Delluc en 2003.
En 2010, il réalise *La Fille du puisatier*, un film inspiré de l'histoire de la famille d'Albert Cohen, écrivain suisse d'origine séfarade. Le film est sélectionné dans la catégorie Un certain regard au Festival de Cannes 2010 et a obtenu le Prix spécial du jury des Rencontres internationales du cinéma d'Aubagne-Festival des Cinémas diffusés.
En 2014, il réalise *Loin des yeux, lointains pays*, un film autobiographique sur la mort de son père. Le film a gagné le Prix du jury œcuménique et le Grand prix du Festival international du film francophone de Namur en 2014.
En 2017, il réalise *La Belle et la meute*, un film sur les manifestations étudiantes des années 60. Le film a été nommé au César du meilleur réalisateur en 2018.