2003年，执导个人第一部电影《
少年英雄》，从而开启了他的导演生涯，该片由
崔林、
李梦男、陈松联袂主演，获得第11届中国电影童牛奖最佳影片及最受观众欢迎影片奖、团中央五个一工程奖。同年，与
王珈联合执导由
李幼斌、
刘之冰合作主演的剧情片《
惊心动魄》，该片获得第10届华表奖最佳故事片奖、
百花奖最佳故事片奖、金鸡奖最佳故事片奖提名、北京大学生电影节组委会奖。
2004年，执导由崔林、
范雷合作主演的动作片《
枪手》，该片获得第11届华表奖最佳故事片奖提名、北京大学生电影节组委会奖、上海国际电影节影评人协会十佳故事片奖。
2005年，与
韦廉、陈健共同执导战争片《
太行山上》，该片获得第25届中国电影金鸡奖最佳故事片奖、北京大学生电影节组委会奖、上海国际电影节影评人协会十佳故事片奖、长春国际电影节最佳华语故事片奖、华表奖最佳故事片奖、第10届中宣部五个一工程奖特等奖、乌克兰共同胜利电影节大奖，沈东凭借此片第25届中国电影金鸡奖最佳导演奖提名、华表奖最佳导演奖提名。
2006年，执导并监制由
孙海英、
谢园合作主演的剧情片《
你是天使》，该片获得美国独立电影促进基金会AOF国际电影节最佳外语片奖。2007年，执导传记片《
曹火星》，该片获得浙江省“五个一工程奖”。
2009年，与
王珈联合执导灾难片《
惊天动地》，该片获得第30届大众电影百花奖优秀故事片奖、北京大学生电影节组委会奖及广州大学生电影节最佳影片奖，沈东凭借此片获得第30届大众电影百花奖最佳导演奖提名。同年，执导公益剧情片《
寻找微尘》，该片获得第11届中宣部“五个一工程奖”，同时入围开罗国际电影节竞赛单元，获得最佳故事片提名。
2010年，执导以1943年抗日战争为背景的战争历史片《
喋血孤城》，该片由
吕良伟、
袁文康合作主演，为台北海峡两岸电影论坛开幕影片。
2011年，与
王珈共同执导以中国第一代航天员张天聪为背景的剧情片《
飞天》，该片获得第14届华表最佳故事片奖、金鸡奖最佳故事片奖、第12届中宣部五个一工程奖，沈东凭借此片获得第14届华表奖最佳导演奖。同年，执导历史片《
建党伟业》中的战争场面，该片获得第14届华表奖最佳故事片奖、第12届中宣部五个一工程奖。此外，还执导了由
乔乔、
谢丹等主演的剧情片《
聊斋系列之桃花劫》。
2013年，执导由
李小璐、
方中信、
立威廉联合主演的爱情片《
时光恋人》。同年，执导剧情片《
倾城》，该片获得第29届金鸡奖最佳原创剧本和最佳影片提名。
2014年，执导以水利工程师董望川为切入点的剧情片《
天河》。2015年，执导由
宋春丽、
戴娇倩主演的文艺片《
相伴库里申科》，该片入围第30届中国电影金鸡奖最佳故事片奖、第2届巫山艺术电影节优秀影片奖第一名、重庆市五个一工程奖。
2017年，自编自导十九大献礼影片《
六年，六天》。2021年3月20日，与崔喆联合执导的影片《黑暗森林》开机。
作为国内战争片导演的代表，沈东执导的作品素来以视角新颖、立意独特而著称（新浪娱乐评）。他一直是战争戏专业户，执导的《太行山上》、《惊心动魄》、《惊天动地》等影片深受观众喜爱（腾讯娱乐评）。他有着宽阔的额头，闪烁的眼眸，白皙的皮肤，带着重庆味的普通话，是一个彻彻底底的文艺青年，不喜欢打打杀杀的那一套（网易娱乐评）。