Roth și-a făcut debutul în actorie la vârsta de 21 de ani, interpretând un skinhead suprematist alb pe nume Trevor în filmul de televiziune Made in Britain. A interpretat un personaj din East End în King of the Ghetto, o controversată dramă bazată pe un roman de Farukh Dhondy care se petrece în Brick Lane și care a fost difuzată de BBC în 1986. A jucat rolul unui tânăr timid în filmul lui Mike Leigh din 1984, Meantime.
În 1985, a apărut în filmul de televiziune Crimă cu oglinzi. A jucat rolul unui ucenic asasin plătit în filmul lui Stephen Frears, The Hit, obținând un Evening Standard Award pentru Cel mai promițător debutant. În 1989 a avut un rol secundar în rolul lacheului bufon Mitchell în filmul lui Peter Greenaway The Cook, the Thief, His Wife & Her Lover. În 1990, a jucat rolul lui Vincent van Gogh în filmul lui Robert Altman, Vincent & Theo și Guildenstern în Rosencrantz & Guildenstern Are Dead de Tom Stoppard.
Roth și alți tineri actori britanici de la sfârșitul anilor 1980, cum ar fi Gary Oldman, Colin Firth, Daniel Day-Lewis, Bruce Payne și Paul McGann, au fost supranumiți Brit Pack. Roth a fost distribuit în rolul „Mr. Orange” în filmul lui Quentin Tarantino „Reservoir Dogs” din 1992. În 1994, Tarantino l-a distribuit în rolul unui tâlhar în Pulp Fiction. De asemenea, au colaborat și în filmul Four Rooms din 1995, unde a jucat rolul lui Ted. Rolul său în rolul lui Archibald Cunningham din Rob Roy i-a adus premiul BAFTA pentru cel mai bun actor într-un rol secundar, precum și o nominalizare la Oscar pentru cel mai bun actor în rol secundar și o nominalizare la Globul de Aur.
În 1996, a jucat în comedia muzicală a lui Woody Allen, Everyone Says I Love You. De asemenea, a jucat rolul lui „Danny Boodman T.D. Lemon 1900” în The Legend of 1900 și, în același an, a jucat în filmul Gridlock’d. Și-a făcut debutul ca regizor în 1999 cu The War Zone, o versiune cinematografică a romanului lui Alexander Stuart. În 2001, l-a interpretat pe generalul Thade în filmul Planeta maimuțelor, de Tim Burton. Roth a fost alegerea inițială pentru rolul lui Severus Snape în seria de filme Harry Potter, dar l-a refuzat pentru Planeta maimuțelor.
A fost luat în considerare pentru rolul lui Hannibal Lecter în filmul Hannibal din 2001, înainte ca Anthony Hopkins să revină pentru a revendica rolul. A apărut în Tinerețe fără tinerețe, de Francis Ford Coppola, și Funny Games, de Michael Haneke, apoi a jucat rolul lui Emil Blonsky / Abomination, un ofițer de origine rusă în comandourile Royal Marines din Marea Britanie, în The Incredible Hulk. Regizorul lui Hulk, Louis Leterrier, a fost un fan al muncii lui Roth, regizorul declarând revistei Empire: „este grozav să vezi un băiat Cockney normal devenind un supererou!”.
Între 2009 și 2011, a jucat în Lie To Me în rolul lui Cal Lightman, un expert în limbajul trupului care asistă organizațiile de drept locale și federale în investigarea crimelor. Un fan al trupei Monty Python încă din tinerețe, în 2009 a apărut în documentarul de televiziune, Monty Python: Almost the Truth (Lawyers Cut). În 2010, Roth a apărut pe coperta albumului de studio din 2010 al Manic Street Preachers, Postcards from a Young Man.
În 2012, a fost anunțat ca președinte al juriului pentru secțiunea Un Certain Regard la Festivalul de Film de la Cannes 2012. A jucat rolul președintelui FIFA, Sepp Blatter, în United Passions, un film despre organismul de conducere al fotbalului, lansat în 2014, pentru a coincide cu cea de-a 110-a aniversare a FIFA și cu Cupa Mondială FIFA 2014. În 2015, a jucat în filmul Chronic, care a avut o lansare limitată în 2016. Ulterior, a primit o nominalizare la Independent Spirit Award pentru cel mai bun rol principal masculin. Roth s-a reîntâlnit cu Tarantino în filmul The Hateful Eight (2015), interpretându-l pe Oswaldo Mobray/Englezul Pete Hicox. În 2019, Roth urma să apară în filmul lui Tarantino Once Upon a Time in Hollywood, dar scenele sale au fost tăiate. El urmează să își reia rolul lui Emil Blonsky / Abomination în viitorul serial Disney+ She-Hulk, plasat în Universul Cinematografic Marvel.
.