Z czasem Zimmer wszedł w świat muzyki filmowej, rozpoczynając współpracę ze znanym kompozytorem Stanleyem Myersem. Pierwszą ścieżkę dźwiękową napisał do filmu Fucha (Moonlighting) Jerzego Skolimowskiego, mającego premierę w 1982 roku. Jego kompozycje łączyły orkiestrę symfoniczną z elektronicznymi syntezatorami i dźwiękami generowanymi komputerowo, co później stało się cechą rozpoznawczą kompozytora.
Właściwa kariera Zimmera rozpoczęła się w 1988 roku, gdy za ścieżkę dźwiękową do dramatu Rain Man (1988) otrzymał pierwszą nominację do Oscara. W połowie lat 90. zdobył Nagrodę Akademii za muzykę do animowanego filmu Disneya Król lew (1994). Od tego czasu otrzymywał coraz więcej propozycji napisania muzyki do filmów. Jest autorem muzyki do filmów takich jak: Karmazynowy przypływ (1995), Cienka czerwona linia (1998), Gladiator (2000), Ostatni samuraj (2003), Sherlock Holmes (2009), Incepcja (2010) czy Interstellar (2014).