Nel 1968 debutta nel lungometraggio con Balsamus, l’uomo di Satana, la storia tragica e fantasiosa di un nano e dei suoi strani poteri, a cui fanno seguito qualche anno più tardi La mazurka del barone della santa e del fico fiorone (1975), con Ugo Tognazzi e Paolo Villaggio, La casa dalle finestre che ridono (1976), la favola nera di un pittore pazzo morto suicida, e il musical Bordella (1976) con Gigi Proietti, censurato all’uscita.
Con Una gita scolastica (1983), il racconto di una gita-premio di un gruppo di studenti del liceo, Pupi Avati mette definitivamente a punto il suo stile personale, minimalista e intimo, che diventerà una costante nella sua produzione successiva. Nascono così Festa di laurea (1984), commedia amarognola con Carlo Delle Piane, Noi tre (1984), premio speciale per i valori tecnici alla Mostra di Venezia, Regalo di Natale (1986), una partita a poker ricca di suspense e di piccoli scorci di vita di provincia, e Storia di ragazzi e di ragazze (1989), David di Donatello per la migliore sceneggiatura.
Nel 1991 Avati gira in America Bix, biografia di Leon Beiderbecke, uno dei pochi jazzman bianchi, e l’anno successivo dirige Fratelli e sorelle, amara riflessione sulla perdita dei valori e degli ideali di una confusa gioventù.
Nel 1993 presenta a Cannes il suo film più ambizioso, Magnificat, poi porta sul grande schermo L’amico d’infanzia (1994), L’arcano incantatore (1996) e Festival (1996). Dopo Il testimone dello sposo (1997), con Diego Abatantuono e una debuttante Inès Sastre, Avati dirige La via degli angeli (1999), ambientato nei primi del Novecento nella campagna emiliana, I cavalieri che fecero l’impresa (2000), tratto da un suo romanzo, e Il cuore altrove (2002), la storia elegante e sussurrata tra un giovane insegnante timido e impacciato e una ragazza bella e spregiudicata che ha perso la vista in un incidente. Nel 2004 è la volta invece di La rivincita di Natale, sequel a quasi vent’anni di distanza del film sui giocatori di poker con Abatantuono. Avati continua negli anni a regalarci il suo universo cinematografico fatto di storie minimaliste con personaggi spesso proiettat nostalgicamente verso il passato, come in Quando arrivano le ragazze? (2004) o La seconda notte di nozze (2005). Nel 2008 torna al cinema (e al festival di Venezia) con il film Il papà di Giovanna. Ambientazione ed epoca sono quelli preferiti del regista: la sua Bologna, e l’Emilia, negli anni trenta. L’ultimo suo lavoro è Gli amici del bar Margherita , uscito nella scorsa primavera, un film ambientato nel centro di Bologna negli anni Cinquanta.