Jej debiutanckim filmem są Lilie wodne. Scenariusz do niego napisała jako pracę dyplomową na studiach. Za namową Xaviera Beauvois, ówczesnego przewodniczącego komisji, Sciamma zaczęła go kręcić w swoim rodzinnym mieście. Produkcja miała swoją premierę na 60. MFF w Cannes, gdzie prezentowano ją w sekcji "Un Certain Regard". Film również otrzymał trzy nominacje do Cezarów w 2008 roku: za najlepszy pierwszy film oraz nadziei kina dla aktorek Adèle Haenel oraz Louise Blachère.
W 2009 roku nakręciła swój pierwszy film krótkometrażowy, Pauline. Powstał on we współpracy z rządem francuskim jako część kampanii przeciw homofobii.
Kolejnym projektem była Chłopczyca. Film opowiada o Laure, dziewczynce, która przeprowadzając się do nowego otoczenia postanawia udawać chłopca, przyjmując imię Mikaël. Został on zrobiony w dość krótkim czasie. Sciamma scenariusz napisała w około trzy tygodnie, tyle samo trwał casting, nagrania natomiast trwały 20 dni. Film miał swoją premierę w 2011 roku na 61. MFF w Berlinie, gdzie zdobył Nagrodę Teddy.
W 2014 roku wyreżyserowała Dziewczyny z bandy. Pierwszy pokaz odbył się na 67. MFF w Cannes, gdzie był nominowany do Queerowej Palmy. Film zdobył również cztery nominacje na 40. ceremonii wręczenia Cezarów, w tym dla najlepszego reżysera dla Sciammy oraz nadziei kina dla Karidji Touré.