Od wczesnych lat 80. Bělohlávek działał jako dyrygent niezależny debiutując na różnych scenach Europy oraz Kanady (Toronto, 1982). W 1990 roku zastąpił Neumanna na stanowisku głównego dyrygenta Filharmonii Czeskiej; funkcję tę pełnił do 1992 roku.
Na stanowisko dyrygenta Filharmonii Czeskiej powrócił we wrześniu 2012 roku, po zdobyciu międzynarodowego uznania. Oprócz współpracy z Filharmonią Czeską Bělohlávek regularnie prowadził między innymi takie orkiestry jak: Berliner Philharmoniker, Boston Symphony Orchestra, Cleveland Orchestra, Gewandhausorchester Leipzig, New York Philharmonic, Sächsische Staatskapelle Dresden i San Francisco Symphony, występując na festiwalach między innymi w Berlinie, Edynburgu, Lucernie, Montreux, Perth, Salzburgu i Tanglewood.
W 1994 roku Bělohlávek został mianowany dyrygentem gościnnym Teatru Narodowego w Pradze. W tym samym roku założył Filharmonię Praską, na czele której stał do 2004 roku. Z Filharmonią Praską dokonywał nagrań oraz odbywał liczne tournée. Wystąpił w telewizji BBC w ramach koncertów Proms w lipcu 2004 roku.