En 1984, il a tourné son premier long-métrage, *Les Années sandwiches*, avec Jean-Pierre Leaud et Miou-Miou dans les rôles principaux. Ce film a été un succès critique et commercial et a permis à Piton de s'imposer comme un réalisateur prometteur.
En 1986, il réalise *Les Petits Coups*, une comédie dramatique avec Michel Blanc dans le rôle principal. Le film est également un succès critique et commercial et confirme la notoriété de Piton.
En 1988, il tourne *La Légende des Paladins du feu*, un fantastique d'aventure avec Gérard Depardieu, Jean-Claude Donda et Philippe Noiret. Le film est un échec critique et commercial, mais Piton a été nommé pour les César de la meilleure réalisation et du meilleur scénario.
En 1990, il tourne *Le Cri du hibou*, une comédie dramatique avec Jean Reno dans le rôle principal. Le film est un succès critique et a permis à Piton de remporter le Prix du Jury au Festival de Cannes en 1990.
En 1992, il réalise *Les Voleurs*, une comédie dramatique avec Jean Reno dans le rôle principal. Le film est un succès critique et commercial et a permis à Piton de remporter le Grand Prix du Jury au Festival de Cannes en 1992.
En 1994, il tourne *Le Placard*, une comédie dramatique avec Daniel Auteuil dans le rôle principal. Le film est un succès critique et commercial et a permis à Piton de remporter le César du meilleur réalisateur en 1995.
En 1997, il tourne *Le Cri du loup*, une comédie dramatique avec Jean Reno dans le rôle principal. Le film est un succès critique et commercial et a permis à Piton de remporter le Grand Prix au Festival de Cannes en 1998.
En 2002, il tourne *Les Sentinelles*, une comédie dramatique avec Daniel Auteuil dans le rôle principal. Le film est un succès critique et commercial.
En 2006, il réalise *Le Cœur des hommes*, une comédie dramatique avec Jean Reno dans le rôle principal. Le film est un échec critique et commercial.
Depuis cette date, Olivier Piton a continué à tourner des films pour la télévision. Il a également travaillé en tant que producteur de plusieurs séries télévisées françaises.