Dillon a 2009-es Tribeca filmfesztivál
1978-Ban, Jane Bernstein egy barátom segített igazgatója, Jonathan Kaplan öntött az erőszakos tini dráma Szélére, amikor megtalálták Dillon vágás osztály Hommocks középiskolában Larchmont. Dillon meghallgatott egy szerepet, és debütált a filmben. A film 1979 májusában regionális, korlátozott színházi kiadást kapott, és alig több mint 200 000 dollárt tett ki., Dillon előadása jól fogadott volt, ami a következő évben megjelent két filmben való castinghoz vezetett: a tizenéves szex komédia kis Darlings, amelyben Kristy McNichol karaktere elveszíti szüzességét egy fiúnak a tóparti táborból, Dillon játssza, és a komolyabb Tini dramedy My Bodyguard, ahol egy középiskolai zsarnokot játszott Chris Makepeace-szel szemben. Az 1980 márciusában és júliusában megjelent filmek box office-sikerek voltak, és Dillon profilját a tizenéves közönség körében emelték fel.,
Dillon másik korai szerepe a Jean Shepherd PBS special The Great American Fourth Of July and Other Disasters volt. A film egyetlen elérhető példányát az UCLA tárolja, ahol egy jogi vita miatt a nyilvánosság számára nem érhető el.
egyik következő szerepe a Liar ‘ s Moon volt, ahol Jack Duncant, egy szegény texasi fiút játszotta, aki őrülten szerelmes egy gazdag bankár lányába. Az 1980-as évek elején dillonnak is kiemelkedő szerepe volt a S. E. Hinton regények három adaptációjában: Tex (1982), The Outsiders (1983) és Rumble Fish (1983)., Mindhárom filmet Tulsában, Oklahomában, Hinton szülővárosában készítették. A kívülállók és a Rumble Fish együtt dolgozott Francis Ford Coppolával és Diane Lane-nel. 1984-ben követte őket a Flamingó gyerekkel. 1985-ben debütált a The Boys of Winter című darabban. Dillon az 1987-es “Dear America: Letters Home from Vietnam” című dokumentumfilmben dolgozott. 1985-ben Dillon nevet kapottellenőrizték a Roger Daltrey dal dalszövegeiben “a tűz után” (Pete Townshend írta). 1989-ben Dillon kritikai elismerést kapott a Gus Van Sant ‘ s Drugstore Cowboy-ban nyújtott drogfüggői teljesítményéért.,
Dillon az 1990-es évek elején folytatta munkáját olyan filmekben, mint az egyedülállók (1992). Újjáéledt, amikor Nicole Kidman férjét játszotta a To Die For-ban (1995), valamint a Wild Things (1998) főszerepeiben, és van valami Mary-ről (1998), amelyért MTV Movie Award-ot kapott a legjobb Gazemberért.
2002-ben írta és rendezte a szellemek városa című filmet, főszerepben James Caan és Gérard Depardieu. 2005-ben szerepelt a Factotumban, Charles Bukowski önéletrajzi munkájának film adaptációjában., Két évvel később kritikai elismerésben részesült, és elnyerte a legjobb támogató színész Golden Globe-és Oscar-jelölést a Crash című filmben játszott szerepéért, amelyet Paul Haggis írt és rendezett. 2005-ben, Dillon, co-szerepelt a Disney Herbie: Teljesen betöltődött, Március 11, 2006-ban adott otthont a Saturday Night Live, amelyben ő játszotta Greg Anderson Rod Serling vázlatok.
Dillon a You, Me és Dupree című vígjátékban szerepelt Kate Hudsonnal és Owen Wilsonnal szemben. A film 2006.július 14-én nyílt meg., 2006. szeptember 29-én Dillont a San Sebastián Nemzetközi Filmfesztiválon a Premio Donostia díjjal tisztelték.
Dillon narrátorként, Sal Paradise-ként járult hozzá Jack Kerouac “On the Road” című regényének hangoskönyv-változatához. 2006-ban az életben egyszer elmesélte: a New York-i kozmosz rendkívüli története.
Dillon karrierje során számos zenei videóban jelent meg. Ő tett egy cameo megjelenése, mint egy nyomozó Madonna Bad Girl zenei videó, amely szintén a csillagok Christopher Walken., Dillon 1987-ben jelent meg a The Pogues ír folk-punk együttes “New York mese” című zenei videójában, egy zsarut játszik, aki Shane MacGowan énekesnőt kíséri a “drunk tank” – be. 2007-ben a Dinosaur Jr.zenekar felbérelte Dillont, hogy irányítsa a videót a Beyond album “been there All the Time” című kislemezéhez. Abban az évben vendégszerepelt a Simpsons “Midnight Towboy”epizódjában. 2015 elején titkosszolgálati ügynök szerepét játszotta a FOX 10 epizódos sorozatában, Wayward Pines-ben.
2018-ban Dillon főszerepet játszott A Lars von Trier thrillerben, amelyet Jack épített.