Ancrant son travail entre documentaire et fiction, Claire Denis Denis signe dans la foulée un film sur le groupe camerounais les Têtes brûlées, Man no run (1989), puis filme un entretien entre Serge Daney et Jacques Rivette pour la collection « Cinéma, de notre temps », Jacques Rivette, le veilleur (1990).
Elle revient à la fiction, très documentée, avec S’en fout la mort (1990), co-écrite par Fargeau, coscénariste de son premier long-métrage. Après Isaach de Bankolé dans Chocolat, cette fois-ci, c’est un autre grand acteur noir qui y est révélé, Alex Descas.
Il faut attendre quatre ans et quelques courts-métrages (dont Keep it to yourself) avant J’ai pas sommeil (1994), polar atypique et croisée de personnages autour de la figure d’un serial killer dans un quartier populaire de Paris. Avec Anne Wiazemsky, elle écrit, la même année, U.S. Go Home pour la série d’Arte, « Tous les garçons et les filles de leur âge ». Elle participe ensuite à un film collectif en hommage à Jean Vigo, A propos de Nice, la suite… (1995) puis retrouve Fargeau pour Nenette et Boni (1996), chronique d’une relation très forte entre un frère et une sœur.
Beau Travail (1999) est une adaptation, par Fargeau et Denis, de Melville et s’intéresse à la jalousie, la haine et le désir entre hommes, en l’occurrence un groupe de légionnaires dans le désert. Le film impressionne par le travail plastique que la caméra, la lumière, et la mise en espace des corps mettent en mouvement, au centre du film, bien avant le récit proprement dit. Un film très physique qui reste très commenté et admiré par les cinéphiles et d'autres cinéastes, se situant dans une recherche de passerelles entre le cinéma et l'art contemporain.
Deux ans plus tard, Trouble Every Day est une incursion dans le fantastique et une réflexion sur l’amour et le sexe à travers le portrait d’amants anthropophages. On y retrouve Béatrice Dalle, fidèle de l'univers de la cinéaste et un casting qui fait se côtoyer Vincent Gallo et José Garcia. Claire Denis adapte ensuite, avec l’auteur, un roman d’Emmanuelle Bernheim, Vendredi soir (2002) et offre à Valérie Lemercier son premier rôle dramatique aux côtés de Vincent Lindon. Le film parait mineur, discret, trop en demi-teintes dans la filmograhie de Claire Denis, qui s'aventure plus, d'habitude, vers une radicalité de l'expression. Le film est à mi-chemin entre la rêverie et l'essai d'observer un couple sous un angle antipsychologique mais sensuel.
Le philosophe Jean-Luc Nancy, au centre du court métrage de la réalisatrice (segment du film collectif Ten Minutes Older : The Cello) inspire son long-métrage suivant : L’Intrus (2005), histoire d’un septuagénaire en attente d’un nouveau cœur et voyage entre deux continents, entre passé et avenir.
Après un documentaire autour de la chorégraphe Mathilde Monnier, Vers Mathilde (toujours les corps, le geste), Claire Denis retrouve son acteur fétiche Alex Descas pour 35 rhums, qui met en scène un père et une fille sur le point d’être séparés pour la première fois. White Material (2009) marque le retour de la cinéaste en Afrique pour un film co-écrit avec la romancière Marie N’Diaye et interprété par Isabelle Huppert et Christophe Lambert.
Parmi ses projets, un étrange virage à 180° : adapter pour Isabelle Huppert la pièce de théâtre de boulevard de Barillet et Gredy (les auteurs de Potiche), Lily et Lili, où elle interprèterait des jumelles — double rôle créé naguère par Jacqueline Maillan et repris par Annie Cordy. Un projet finalement retardé qui a laissé place à un film noir avec Vincent Lindon et Chiara Mastroianni, Les Salauds.
