Kariyerine Yönetmen Vidhu Vinod Chopra'nın yardımcısı olarak başlayan Bhansali, Parinda, 1942: A Love Story, Kareeb'in yapımlarında çalıştı. İlk yönetmenlik denemesi sağır ve dilsiz ailesi ile iletişim kurmaya çalışan bir kızın mücadelesinin anlatıldığı Khamoshi: The Musical, ticari olarak başarısızdı ancak eleştirmenlerin beğenisini topladı. Peşine gelen, başrollerini Aishwarya Rai, Salman Khan ve Ajay Devgan'ın paylaştığı bir aşk üçgeni hikayesi Hum Dil De Chuke Sanam'a görsel ihtişam, coşku ve kutlama atmosferiyle bireysel mührünü vurdu. Bu filmiyle büyük bir başarı sağladı ve birçok ödül kazandı.
2002 yılında Shahrukh Khan, Aishwarya Rai ve Madhuri Dixit'in oynadığı aynı adı taşıyan romandan uyarlanan Devdas, o yılın en çok hasılat yapan filmiydi. Film, Hindistan'a Yabancı Dilde En İyi Film dalında Oscar adaylığını getirdi. Time dergisinin "Milenyum'un En İyi 10 Filmi (bugüne dek)" listesine sekizinci sıradan girdi.[2] Sonra Amitabh Bachchan ve Rani Mukerji'nin oynadığı Time (Avrupa)'nın dünya genelinde "2005 Yılının En İyi 10 Filmi" arasında beşinci seçtiği Black geldi. Bhansali'nin Saawariya'sı gişede kötü sonuç aldı ve sert eleştirilerle karşılandı.[3]
2008 yılında Bhansali, Albert Roussel'in 1923'te yazdığı balesinin opera uyarlaması Padmavati'yi düzenledi.[5] İlk gösterimi Paris'teki prestijli Théâtre du Châtelet'te ve sonraki Festival dei Due Mondi'de yapıldı, seyirciler tarafından "yedi perdelik ilk gösterinin sonunda on beş dakika boyunca ayakta alkışlandı".[6][7] Bhansali bu çalışmalarından dolayı uluslararası eleştirmenlerden çok olumlu yorumlar aldı.[8]
Aynı yıl içinde Hint müzik yetenek yarışması X Factor India'nın 1. Sezon juriliğini yaptı.[4]Gautam Rode ve Jennifer Winget'in oynadığı pembe dizi Saraswatichandra da Bhansali'nin televizyondaki ilk tecrübesi oldu. Daha sonra birkaç bölümün ardından diziyi bıraktı.
Bhansali'nin sonraki yönetmenlik girişimi PeshwaBaji Rao I ve ikinci eşi Mastani arasındaki aşk hikâyesine dayanan tarihî romantizm Bajirao Mastani (2015) idi. Ranveer Singh ve Deepika Padukone başrol oynarken, Priyanka Chopra Bajirao'nun ilk eşi Kashibai'yi canlandırdı. Film 2003 yılında duyurulmuştu ve roller için Salman Khan, Shahrukh Khan, Aishwarya Rai Bachchan, Kareena Kapoor ve Rani Mukerji de dahil olmak üzere pek çok oyuncunun adı geçmekteydi.[9] Film gişe başarısının yanında muazzam olumlu eleştiriler aldı ve çeşitli kaynaklar tarafından 2015'in en iyi filmleri arasında gösterildi.[10] Bhansali, Bajirao Mastani ile En İyi Yönetmen dalında Ulusal Ödül kazandı.[11]