Sus películas con frecuencia tienen un impacto psicológico, como la memoria en Memento o los sueños en Inception. Ya desde sus inicios fue reconocido por su trabajo en su primer largometraje Following. Nolan saltó a la fama con su segundo largometraje Memento, basado en un relato corto escrito por su propio hermano, Jonathan Nolan, que luego adaptarían juntos a un guion convencional para rodar la película y por el cual fueron candidatos al Óscar en la categoría de mejor guion original.