Pierre Schoeller commence sa carrière en tant que scénariste pour le cinéma et la télévision. Il passe par la case court métrage en 1996, avec Deux amis, puis signe, en 2003, un téléfilm pour Arte, Zéro défaut, avec Eric Elmosnino. Il faut attendre 2008 pour que Pierre Schoeller réalise son premier long métrage pour le cinéma : Versailles. Dans Versailles, il n'est nullement question de la Révolution : il s'agit du lieu où s'installe le personnage principal de son film, Damien, campé par le regretté Guillaume Depardieu. Il y joue un homme vivant dans une cabane, retranché de tout, dans les bois, tout près du château de Versailles. Le film décroche deux nominations aux César, celui du meilleur acteur pour Guillaume Depardieu, et de la meilleure première oeuvre. Versailles enregistre près de 130 000 entrées, et reçoit un bel accueil critique. 

Avec son second long métrage, L'Exercice de l'Etat, Pierre Schoeller transforme l'essai avec succès, en attirant plus de 500 000 spectateurs, avec l'appui d'une critique enthousiaste. Un succès surprise pour un film exigeant, un film politique, présenté comme "une ’odyssée d’un homme d’Etat dans un monde toujours plus complexe et hostile. Vitesse, lutte de pouvoirs, chaos, crise économique..." . Comme Versailles, L'Exercice de l'Etat est remarqué grâce à sa sélection à Cannes dans la prestigieuse catégorie Un Certain Regard. Pierre Schoeller est parvenu à conjuguer une exigence artistique et un sujet pointu, avec un succès public. Une prouesse remarquée, étape décisive dans la mise en place d'un projet avec l'ambition d'Un Peuple et son roi. L'Exercice de l'Etat a également suscité l'intérêt de l'Académie des César, avec cette fois-ci 8 nominations, et 3 statuettes à la clé : César du meilleur son, du meilleur scénario, sans oublier un premier César pour Michel Blanc, brillant dans ce rôle à contre-emploi.

Précisons qu'entre L'Exercice de l'Etat et Un Peuple et son roi, Pierre Schoeller a également réalisé en 2013 un téléfilm pour Canal+ (Les Anonymes - Ùn' pienghjite micca) et posé sa caméra au Kurdistan irakien, pour un documentaire destiné à Arte, en 2014, Le temps perdu. Pierre Schoeller continue également une activité de scénariste, en collaborant notamment au film de Danielle Arbid, Peur de rien, sorti en 2016.

En septembre 2018, il sort son troisième long métrage : Un Peuple et son roi, film ambitieux, doté d'un budget de 16,9 millions d’euros, revenant sur la Révolution française. Un film qui n’a pas l’ambition d’une grande fresque qui couvrirait l’ensemble des événements et toutes les dimensions de la Révolution, mais fait le choix d'un ton plus intime, plus ramassé, avec du souffle. Le film est porté par une distribution prestigieuse : Gaspard Ulliel, Adèle Haenel, Olivier Gourmet, Louis Garrel, Izïa Higelin, Noémie Lvovsky, Céline Sallette, Laurent Lafitte, entre autres.

Discret, rare, exigeant, Pierre Schoeller est parvenu à se forger une filmographie pointue, qui a su toucher un public de cinéma d'auteur élargi. La particularité de son cinéma est de savoir marier sujets de société et politique avec une raisonnance actuelle, et une ambition intime.