1990年,执导个人首部纪录片《布拉格动画师》。1998年,执导纪录片《约翰凯尔》。1999年,自编自导的剧情电影《威斯康星死亡之旅》上映,该片入围第54届英国电影和电视艺术学院奖电视奖-休·威尔顿专业节目奖(艺术、历史、宗教及科学类) ,获得圣巴斯蒂安电影节费比西奖。
2005年,执导由
盖尔·加西亚·贝纳尔、
贝尔·詹姆斯、
保罗·达诺联合主演的剧情电影《
国王》。2008年,执导传记纪录片《
走钢丝的人》,该片获得第81届奥斯卡奖-最佳纪录长片奖、第62届英国电影和电视艺术学院奖电影奖-最佳英国影片奖。
2011年,执导纪录片《
尼姆计划》,该片入围第65届英国电影和电视艺术学院奖电影奖-最佳纪录片,获得第27届圣丹斯电影节导演奖-世界电影单元-纪录片,他凭借该片获得第64届美国导演工会奖最佳纪录片导演奖。2012年,执导由
克里夫·欧文、
安德丽亚·瑞斯波罗格共同主演的惊悚电影《
影子舞者》,该片根据记者汤姆·布莱迪的同名小说改编。
2014年,执导由
埃迪·雷德梅恩、
菲丽希缇·琼斯合作主演的传记电影《
万物理论》,影片灵感源于简·王尔德的回忆录《飞向无限:和霍金在一起的日子》,讲述了物理学家史蒂芬·霍金和他的第一任妻子简·王尔德始于剑桥大学的爱情故事及霍金患病前后的励志传奇,获得第59届意大利大卫奖最佳欧洲电影奖,他凭借该片入围第68届英国电影和电视艺术学院奖大卫·林恩导演奖。
詹姆斯·马什是一个低调的导演,执导的影片范围非常广泛。而且,他还有着出色的导演功力。同时,他在纪录片上的能力毋庸置疑,不过相比传统纪录片,他更热衷在纪录片中加入一定的叙事的内容,让整个纪录片充满故事性及起承转合的波折。与传统纪录片导演不同的是,詹姆斯·马什一直非常热衷剧情片执导,几部剧情片也获得了很好的评价,这也与他出生在英国这片戏剧的土壤上密不可分。在电影《万物理论》中,詹姆斯·马什用过于不紧不慢的节奏和大量细节,裹挟着大光圈柔镜摄影美学,讲述了霍金与第一任妻子Jane之间的爱情和生活(Mtime时光网、腾讯娱乐、1905电影网、《南都周刊》综合评)。