Filmer:
* 1996: Rytteren på taket (Le Hussard sur le toit)
* 1998: Englenes drømmeliv (La Vie rêvée des anges)
* 2000: Stranden
* 2001: Ulvens brorskap (Le Pacte des Loups)
* 2002: Utro
* 2003: The Hunted
* 2005: S.W.A.T.
* 2007: Hitman
* 2009: Agathe Cléry
* 2010: Riten
* 2011: The Dark Knight Rises
* 2014: Tilkoblingen (La French)
* 2016: Jenta på toget
* 2017: Løftet
* 2018: Mannen som drepte Don Quijote
* 2023: The Killer
Fjernsyn:
* 1992: Historien om en kvinne (L'histoire d'une femme) - TV-film
* 1994: Mitt livs mann (L'homme de ma vie) - TV-miniserie
* 2003: The Wire - TV-serie (1 episode)
* 2005: Det siste toget (Der letzte Zug) - TV-film
* 2013: The Fifth Estate - TV-film
Kommende prosjekter:
* 2023: The Killer (Netflix)
Vær oppmerksom på at dette ikke er en uttømmende liste og kanskje ikke inkluderer alle Olivier Martinez sine prosjekter. For en mer fullstendig filmografi kan du sjekke nettsteder som IMDb eller Allmovie.