Debiutował w 2006 roku filmem "Chaos" , który zdobył główną nagrodę na festiwalu debiutów filmowych „Młodzi i film” w Koszalinie oraz nagrodę za debiut reżyserski na 31 FPFF w Gdyni.
W 2009 roku premierę miał jego drugi film fabularny "Wojna polsko-ruska", będący adaptacją powieści Doroty Masłowskiej. Film przyniósł mu wiele nagród, m.in. Paszport „Polityki”.
Jest synem aktorki Małgorzaty Braunek i reżysera Andrzeja Żuławskiego.
Debiutował w 1992 roku rolą Heathcliffa w adaptacji „Wichrowych wzgórz”. W następnym roku zagrał nazistowskiego zbrodniarza Amona Goetha w „Liście Schindlera” Stevena Spielberga. Za rolę tę otrzymał pierwszą nominację do Oscara i szereg innych wyróżnień.
W następnych latach zagrał między innymi w filmach: „Dziwne dni”, „Angielski pacjent”, "Rewolwer i melonik", "Pokojówka na Manhattanie", " Harry Potter i Czara Ognia", "Wierny ogrodnik", "Harry Potter i Zakon Feniksa", "Lektor", "Harry Potter i Insygnia Śmierci" - Część I i Część II, "Koriolan", "Starcie tytanów", „Grand Budapest Hotel”, "King’s Man: Pierwsza misja".
W 2012 roku dołączy do serii filmów o Jamesie Bondzie jako M - nowy szef angielskiego wywiadu - "Skyfall", "Spectre", "Nie czas umierać".