Bardem s’est fait remarquer dans un petit rôle dans son premier grand film, les âges de Lulu, à l’âge de 21 ans, dans lequel il est apparu avec sa mère, Pilar Bardem. Bigas Luna, Le réalisateur de Lulu, a été suffisamment impressionné pour lui donner le premier rôle masculin dans son prochain film, Jamón Jamón en 1992, dans lequel Bardem a joué un modèle de sous-vêtements et torero. Le film, qui mettait également en vedette une adolescente Penélope Cruz, a été un grand succès international. Il a ensuite joué à nouveau dans le film suivant de Luna Golden Balls (1993).,

Le talent de Bardem n’est pas passé inaperçu dans le monde anglophone. En 1997, John Malkovich a été le premier à l’approcher, alors âgé de 27 ans, pour un rôle en anglais, mais l’acteur espagnol a refusé l’offre parce que son anglais était encore pauvre. Son premier rôle anglophone est venu la même année, avec le réalisateur Álex de la Iglesia Perdita Durango, jouant un voleur de banque pratiquant santería. Après avoir joué dans une vingtaine de films dans son pays natal, il a acquis une reconnaissance internationale dans Before Night Falls de Julian Schnabel en 2000, interprétant le poète cubain Reinaldo Arenas., Il a reçu des éloges de son idole Al Pacino; le message que Pacino a laissé sur le répondeur de Bardem était quelque chose qu’il considère comme l’un des plus beaux cadeaux qu’il ait jamais reçus. Pour ce rôle, il a reçu une nomination pour l’Oscar du Meilleur Acteur, la première pour un Espagnol. Immédiatement après, il a refusé le rôle de Danny Witwer dans Minority Report qui est finalement allé à Colin Farrell. Au lieu de cela, en 2002, Bardem a joué dans le premier film de Malkovich, The Dancer Upstairs., Malkovich avait à l’origine Bardem en tête pour le rôle de l’assistant du détective, mais le temps du film à essayer de trouver du financement a donné à Bardem le temps d’apprendre l’anglais et de jouer le rôle principal du détective. « Je lui serai toujours reconnaissant parce qu’il m’a vraiment donné ma toute première chance de travailler en anglais », a déclaré Bardem à propos de Malkovich.,

Bardem a remporté le prix du meilleur acteur à la Mostra de Venise pour son rôle dans Mar Adentro (2004), sorti aux États-Unis comme la mer à l’intérieur, dans lequel il militant suicidaire Ramón Sampedro. Il a fait ses débuts à Hollywood dans une brève apparition en tant que seigneur du crime qui convoque le tueur à gages de Tom Cruise pour faire le sale boulot d’envoyer des témoins dans le drame du crime collatéral., Il joue dans le film Goya’s Ghosts de Miloš Forman en 2006 face à Natalie Portman, où il joue un moine tordu pendant l’Inquisition espagnole.

en 2007, Bardem a joué dans deux adaptations cinématographiques: No Country for Old Men des frères Coen, et l’adaptation du roman Colombien Love in the Time of Cholera avec Giovanna Mezzogiorno de Gabriel García Márquez. Dans No Country for Old Men, il a joué un assassin sociopathe, Anton Chigurh. Pour ce rôle, il est devenu le premier espagnol à remporter un Oscar du meilleur acteur dans un second rôle., Il a également remporté un Golden Globe Award et un Screen Actors Guild (SAG) Award du meilleur acteur dans un second rôle, le Critics’ Choice Award du meilleur acteur dans un second rôle et le British Academy of Film and Television Arts (BAFTA) Award du meilleur acteur dans un second rôle en 2008. L’interprétation de Bardem du mot de marque de Chigurh,  » quelle entreprise est-ce de la vôtre d’où je viens, ami? »(en réponse à la requête du propriétaire du dépanneur,  » vous allez avoir de la pluie sur votre chemin? »), a été nommé Top HollyWORDIE de 2007 dans l’enquête annuelle par le Global Language Monitor. Chigurh a été nommé No., 26 dans la liste des « 50 méchants les plus vils de l’histoire du cinéma » du magazine Entertainment Weekly en 2008. Le travail de la vie de Bardem a été honoré aux Gotham Awards 2007, produit par Independent Feature Project.

Francis Ford Coppola a distingué Bardem comme un héritier, et même une amélioration, Al Pacino, Jack Nicholson et Robert De Niro, se référant à Bardem comme ambitieux, affamé, ne voulant pas se reposer sur ses lauriers et toujours « excité de faire quelque chose de bien., »Bardem était attaché à jouer le rôle du mentor de Tetro dans le film Tetro de Coppola, mais le réalisateur a estimé que le personnage devrait être féminin, il a donc été remplacé par son compatriote Espagnol Carmen Maura. Bardem a été initialement choisi pour jouer le cinéaste de fiction Guido Contini dans l « adaptation cinématographique de la comédie musicale de Broadway Nine, mais a abandonné en raison de l » épuisement. Le rôle est finalement allé à Daniel Day-Lewis. Il a ensuite joué aux côtés de Penélope Cruz et Scarlett Johansson dans Vicky Cristina Barcelona de Woody Allen (2008).,

en 2010, il a été sacré meilleur acteur au Festival de Cannes pour sa performance dans Biutiful réalisé par Alejandro González Iñárritu, qui a spécifiquement écrit le film avec Bardem à L’esprit. Après avoir été négligé par les Globes et SAG, Bardem a été le candidat inattendu aux Oscars le 25 janvier 2011, devenant le premier candidat du meilleur acteur en langue espagnole de tous les temps., Il a remporté son 5ème Prix Goya, cette fois pour le meilleur acteur dans Biutiful, dédiant la victoire à sa femme, Penélope Cruz, et son fils nouveau-né. À la même époque, on lui offre le rôle principal de « Gunslinger » Roland Deschain dans L’adaptation de Ron Howard des romans Dark Tower de Stephen King. S’il avait signé, il aurait également joué dans la série télévisée. Puis Eon Productions lui a offert un rôle de méchant Raoul Silva dans le film de James Bond, Skyfall., Universal ayant décidé de ne pas aller de l’avant avec L’adaptation ultra-ambitieuse de la série de 7 romans de Stephen King, et de mettre fin à des mois de spéculation, Bardem a officiellement confirmé son rôle dans Skyfall lors d’une interview avec Christiane Amanpour pour la chaîne ABC Nightline.

Bardem a reçu la 2 484e étoile du Hollywood Walk of Fame le 8 novembre 2012. L’étoile est située à l’extérieur du théâtre El Capitan.

Avec son film Fils des Nuages: La Dernière Colonie (2012), il a démontré la souffrance du peuple Sahraoui dans les camps de réfugiés., Il a publiquement dénoncé l’ONU comme ne voulant pas résoudre définitivement la crise humaine dans ce pays.

Bardem a interprété le principal antagoniste, Armando Salazar, dans Pirates des Caraïbes: Dead Men Tell No Tales, Le cinquième film de la série, sorti en 2017. En septembre 2017, Bardem a joué avec Jennifer Lawrence, Michelle Pfeiffer et Ed Harris dans le film D’horreur Mother! du réalisateur Darren Aronofsky, qui se concentre sur un couple dont la vie est perturbée par l’arrivée d’invités inattendus.,

en 2018, Bardem est apparu à l’écran avec son épouse Penélope Cruz dans le nouveau long métrage D’Asghar Farhadi Everybody Knows.

Bardem est prêt à jouer le monstre de Frankenstein dans le remake 2019 de la mariée de Frankenstein, réalisé par Bill Condon. En février 2019, Bardem a été choisi pour incarner Stilgar dans le prochain film de Denis Villeneuve Dune. Il est prêt à jouer le Roi Triton dans le film D’action/CGI de Disney, La Petite Sirène., En janvier 2021, Bardem et Nicole Kidman ont entamé des négociations pour jouer dans Amazon Studios et dans Being the Ricardos D’Aaron Sorkin, où ils joueront Desi Arnez et Lucille Ball.