Es en 1991 cuando debuta en el cine gracias a su papel en Critters 3, pero es con La vida de este chico y el papel de Tobias 'Toby' Wolff al lado de Robert De Niro cuando consigue su primer gran papel.

En 1998 con Titanic de James Cameron, Leonardo Di Caprio se convirtió en estrella internacional y ya había logrado conquistar al público con su personaje en Romeo y Julieta dos años antes. En su filmografía también figuran títulos como Vidas al límite, donde encarnó al poeta Rimbaud; La Habitación de Marvin, en la que era el hijo delincuente de Meryl Streep; El hombre de la máscara de hierro, con Gerard Depardieu; Celebrity, de Woody Allen, La Playa, de Danny Boyle, Pandillas de Nueva York y Atrápame si puedes.

Con El Aviador dando vida a Howard Hughes arraso en taquilla y consiguió un Globo de Oro a Mejor actor dramático

Con varias nominaciones a los Oscars lo mejor de su carrera aún está por llegar.