Roth teki näyttelijänuransa debyyttinsä 21-vuotiaana näyttelemällä valkoisen ylivallan kannattajana toimivaa skinheadia nimeltä Trevor televisioelokuvassa Made in Britain. Hän näytteli East Endin hahmoa King of the Ghetto -elokuvassa, joka oli Farukh Dhondyn romaaniin perustuva kiistelty draama, joka sijoittui Brick Lanelle ja jonka BBC lähetti vuonna 1986. Hän näytteli ujoa nuorta miestä Mike Leighin elokuvassa Meantime vuodelta 1984.
Vuonna 1985 hän esiintyi televisioelokuvassa Murha peilin kanssa. Hän näytteli palkkamurhaajan oppipoikaa Stephen Frearsin elokuvassa The Hit, josta hän sai Evening Standard Awardin lupaavimman tulokkaan palkinnon. Vuonna 1989 hänellä oli sivurooli pelleilevänä lakeijana Mitchellinä Peter Greenawayn elokuvassa The Cook, the Thief, His Wife & Her Lover. Vuonna 1990 hän näytteli Vincent van Goghia Robert Altmanin elokuvassa Vincent & Theo ja Guildensterniä Tom Stoppardin elokuvassa Rosencrantz & Guildenstern on kuollut.
Rothia ja muita 1980-luvun lopun nuoria brittinäyttelijöitä, kuten Gary Oldmania, Colin Firthiä, Daniel Day-Lewisia, Bruce Paynea ja Paul McGannia, kutsuttiin nimellä brittipakkaus. Roth sai roolin ”herra Oranssina” Quentin Tarantinon vuoden 1992 elokuvassa Reservoir Dogs. Vuonna 1994 Tarantino valitsi hänet ryöstäjäksi elokuvassa Pulp Fiction. He tekivät yhteistyötä myös vuoden 1995 elokuvassa Four Rooms, jossa hän näytteli Tediä. Hänen roolinsa Archibald Cunninghamina elokuvassa Rob Roy toi hänelle BAFTA-palkinnon parhaasta miessivuosasta sekä Oscar-ehdokkuuden parhaasta miessivuosasta ja Golden Globe -ehdokkuuden.
Vuonna 1996 hän näytteli Woody Allenin musikaalikomediassa Kaikki sanovat sanovansa rakastavansa sinua. Hän näytteli myös ”Danny Boodman T.D. Lemon 1900” -elokuvassa The Legend of 1900, ja samana vuonna hän oli mukana elokuvassa Gridlock’d. Hän teki ohjaajadebyyttinsä vuonna 1999 elokuvalla The War Zone, joka on filmatisointi Alexander Stuartin romaanista. Vuonna 2001 hän näytteli kenraali Thadea Tim Burtonin Apinoiden planeetta -elokuvassa. Roth oli alkuperäinen valinta Severus Snapen rooliin Harry Potter -elokuvasarjassa, mutta hän kieltäytyi siitä Apinoiden planeetan vuoksi.
Häntä harkittiin Hannibal Lecterin rooliin vuoden 2001 elokuvassa Hannibal ennen kuin Anthony Hopkins palasi hakemaan roolia takaisin. Hän esiintyi Francis Ford Coppolan elokuvassa Nuoruus ilman nuoruutta ja Michael Haneken elokuvassa Funny Games, minkä jälkeen hän näytteli Emil Blonskyn / Abominationin, Ison-Britannian kuninkaallisen merijalkaväen kommandopataljoonan venäläissyntyisen upseerin roolia elokuvassa The Incredible Hulk. Hulkin ohjaaja Louis Leterrier oli Rothin työn fani, ja ohjaaja kertoi Empire-lehdelle: ”On hienoa katsoa, kun tavallisesta cockney-pojasta tulee supersankari!”.
Vuosina 2009-2011 hän näytteli elokuvassa Lie To Me (Valehtele minulle) Cal Lightmanin roolissa, joka on ruumiinkielen asiantuntija, joka avustaa paikallisia ja liittovaltion lainvalvontaorganisaatioita rikosten tutkinnassa. Nuoruudestaan asti Monty Pythonin fani, hän esiintyi vuonna 2009 televisiodokumentissa Monty Python: Almost the Truth (Lawyers Cut). Vuonna 2010 Roth esiintyi Manic Street Preachersin vuoden 2010 studioalbumin Postcards from a Young Man kannessa.
Vuonna 2012 hänet ilmoitettiin Cannesin elokuvajuhlien Un Certain Regard -osaston tuomariston puheenjohtajaksi. Hän näytteli FIFA:n puheenjohtajaa Sepp Blatteria jalkapallon kattojärjestöstä kertovassa United Passions -elokuvassa, joka julkaistiin vuonna 2014 FIFA:n 110-vuotisjuhlan ja vuoden 2014 jalkapallon maailmanmestaruuskisojen yhteydessä. Vuonna 2015 hän näytteli elokuvassa Chronic, joka sai rajoitetun ensi-illan vuonna 2016. Myöhemmin hän sai Independent Spirit Award -ehdokkuuden parhaasta miespääosasta. Roth yhdistyi uudelleen Tarantinon kanssa elokuvassa The Hateful Eight (2015), jossa hän näytteli Oswaldo Mobrayta/englantilaista Pete Hicoxia. Vuonna 2019 Rothin piti esiintyä Tarantinon Once Upon a Time in Hollywood -elokuvassa, mutta hänen kohtauksensa leikattiin pois. Hän palaa rooliinsa Emil Blonsky / Abominationina tulevassa Disney+-sarjassa She-Hulk, joka sijoittuu Marvel Cinematic Universeen.