2001年，担任动作科幻剧《
末世黑天使》的视觉特效师，他凭借该片入围第53届艾美奖其他和技术类奖项-系列剧最佳视效奖。
2004年，执导个人首部短片《Tetra Vaal》，从而开启了他的导演生涯。2005年，执导科幻短片《
约翰内斯堡的外星人》，该片由
詹森·库伯、
沙尔托·科普雷共同主演，讲述的是外星人和地球居民在约翰内斯堡发生冲突的故事。
2006年，执导由Kirsten Robek、
琳达·卡特合作主演的科幻短片《
临时雇员》，该片获得全球短片电影节的最佳影片奖。2008年，执导爱情电影《过界》。
2009年，执导个人首部长片《
第九区》，该片的故事由《约翰内斯堡的外星人》扩充而来，尼尔·布洛姆坎普以他的出生地约翰内斯堡为背景，讲述了一个情节新鲜、风格独特的科幻故事，入围第82届奥斯卡奖-最佳改编剧本，而他也凭借该片入围第36届土星奖-最佳导演奖。
2013年，执导动作科幻电影《
极乐空间》，该片由
马特·达蒙、
朱迪·福斯特领衔主演。2015年5月8日，执导的动作惊悚电影《
超能查派》在中国内地上映，该片由
休·杰克曼、
沙尔托·科普雷、
戴夫·帕特尔联袂主演。
2016年，自编自导由
克里夫·欧文、
乔·博恩瑟共同主演的动作短片《逃脱》。2017年，执导喜剧短片《上帝：塞伦盖蒂》；同年，执导恐怖惊悚短片《火力地堡》；此外，还执导了科幻短片《合子异种》。
尼尔·布洛姆坎普的电影之所以能够得到众多影迷的喜爱，不仅在于影片在故事上别出心裁，同时也因在主题设置上独具匠心。他始终将目光紧紧锁定在人类未知的虚拟空间上。人性反思成为尼尔影片最大的闪光点，主要表现在人性空间的外部探索、善恶贫富的内部解析、秩序建构的人性内核三个方面。与所有关注底层人民生活的导演相比，他对贫民的生活有着切身的体会和特殊的感知。这种体会使其在拍摄同类题材时，无论是选材的典型、视觉的新颖，还是刻画贫民内心的真实、精神的深刻，都打上了“尼尔式的反思”。他的最终目的是借影响来讴歌张扬人性之美和暴露反思人性之丑，进而视图回答人类存在的终端命题（电影文学评）。