En 1976, c'est autre de ses récits qui fait scandale, Le Soupirail, et le producteur André Génovès, encouragé par la libéralisation des moeurs (en 1975, apparaissent dans les grands circuits de cinéma les films "hard"), lui propose d'en tirer une adaptation cinématographique. Sous le titre Une vraie jeune fille, le film n'est pas exploité car la faillite du producteur entraîne un bloquage des droits. Il faut attendre 2000 pour découvrir enfin ce premier long-métrage, après Tapage nocturne (1979) et 36 fillette (1987).
Entre temps, Catherine Breillat continue d'écrire, notamment en participant à des scénarios les plus divers, dans une implication plus ou moins directe : pour Fellini (Et vogue le navire), Pialat (Police), Cavani (La Peau), Bellochio (Les Yeux, la bouche)...
Dans Sale comme un ange (1991), qui lui vaut une nouvelle attention particulière de la critique, violemment hostile ou curieuse d'une oeuvre atypique, elle réunit Lio et Claude Brasseur, mais le public est déconcerté. Avec Parfait amour ! (1996) mais surtout avec Romance (1999) la cinéaste est reconnue, tout en divisant. Ce dernier film est notamment largement médiatisé par une affiche provocante et la présence de Rocco Siffredi, l'un des plus célèbres acteurs de films X du moment. Mais, s'il parle bien de sexualité, en abordant le fantasme, le désir et le plaisir féminin, il ne correspond qu'en apparences aux films érotiques traditionnels et se range plutôt dans une tradition très française du film d'analyse, où le dialogue et la dimension intellectuelle sont prépondérants. Le film échappe alors à une classification X, mais doit sa réputation sulfureuse principalement à une scène de sexe explicite... longuement commentée par la suite, et qui donne même matière, en 2001, à Sex is comedy, où Catherine Breillat met en scène les rapports de pouvoir qui s'instaurent sur un tournage à propos de scènes intimes.
La cinéaste retrouve Rocco Siffredi en 2004, dans Anatomie de l'enfer, adaptation de son roman Pornocratie. Quelques mois après la sortie du film, Catherine Breillat est victime d'une importante hémorragie cérébrale qui paralyse son côté gauche. Après cinq mois d'hospitalisation, elle reprend le travail et réalise Une vieille maîtresse, d'après Barbey d'Aurevilly, un classique de la littérature, sélectionné en compétition officielle au Festival de Cannes 2007.
Suivent Barbe bleue et La Belle endormie, deux contes où elle joue à montrer l'intemporalité des symboles et des pulsions du désir, fussent-ils effrayants ou incompréhensibles, pour soi comme pour les autres.
