Первым самостоятельным фильмом Маля как режиссёра был «Лифт на эшафот» (1958). Следующий фильм — «Любовники» (1958), с Жанной Моро в главной роли — спровоцировал волну прений и споров из-за сексуального контекста и тем, которые тогда ещё были табу. Некоторые следующие фильмы Маля также затрагивают табуированные темы: в фильме «Блуждающий огонёк» (1963) главный герой склонен к суициду, в фильме «Шум в сердце» (1971) случается инцест между матерью и сыном, а фильм «Лакомб Люсьен» повествует о сотрудничестве французов с фашистской Германией во время второй мировой войны.
Несмотря на успехи в игровом кино, продолжал работать в жанре документального кино. В 1969 году выпустил фильм «Калькутта, призрачная Индия», в 1970-х годах сделает ленту о рабочих завода «Ситроен». В интервью для документального фильма «Луи Маль» (2002) сценарист Дэвид Хейр говорил: «Его больше интересовала действительность, нежели само творчество. Неслучайно самые талантливые его фильмы наполнены действительными событиями, которые он переиначивал на свой лад. И неслучайно Маль оказался таким замечательным документалистом. Его наблюдательности можно было позавидовать». Живя и путешествуя в США, снял примечательные документальные картины: «Страну бога» — об американской глубинке и «В поисках счастья» — о людях, приехавших в США из разных точек планеты.
С 1980 года и вплоть до своей смерти Луи Маль находился в браке с американской актрисой Кэндис Берген.
Умер от лимфомы в своём доме в Лос-Анджелесе в возрасте 63 лет[6].
В ряде фильмов, как собственных, так и поставленных другими режиссёрами, как на телевидении, так и в кино, выступил в качестве диктора: «До появления никель—одеона: кинематограф Эдвина Портера» (1982), «Земля Божья» (1986), «Калькутта» (1968), «Призрак Индии» (1969). В иных лентах он даже появился в кадре: «Жан Ренуар» (1993), «Жизнь богемы» (1992), «Частная жизнь». Он также работал оператором и выступил продюсером нескольких собственных картин («Зази в метро», «Милашка», «Лакомб Люсьен» и пр.).
2002 — Луи Маль / Louis Malle / Louis Malle in Camera / Louis Malle — Un cinéaste français (реж. Пьер Филипп / Pierre Philippe, Пьер-Андре Бутан / Pierre-André Boutang, Дон Бойд / Don Boyd)
2015 — Луи Маль, бунтарь / Louis Malle, le rebelle (реж. Пьер-Анри Жибер / Pierre-Henri Gibert)