Más tarde ingresó en la Escuela Oficial de Cine, donde coincidió con Imanol Uribe, Ángel Luis Fernández y Julio Madurga, entre otros.
En sus inicios trabajó mucho con Imanol Uribe y Montxo Armendáriz, lo que le dio un gran reconocimiento popular en el País Vasco.
Más aún, Los otros era una ambiciosa coproducción hispano-estadounidense, producida por Tom Cruise y con la participación de su entonces esposa, Nicole Kidman, una estrella internacional, en el papel protagonista.
Hable con ella fue su primera y hasta el momento, única colaboración con el director de cine español con mayor proyección internacional, Almodóvar.
La película La carretera (película), basada en la novela homónima de Cormac McCarthy galardonada con el premio Pulitzer, ambientada en un futuro postapocalíptico y protagonizada por dos estrellas como Viggo Mortensen y Charlize Theron.
En 2011 repitió con Chris Weitz en A Better Life (Una vida mejor), una producción independiente que cosechó excelentes críticas y por la cual, su protagonista Demián Bichir llegó a obtener una nominación al Oscar.
En 2012 estrenó otra película en Hollywood, la comedia romántica Eternamente comprometidos Ese año participó también en un documental sobre la pintora y escritora surrealista anglo-mexicana Leonora Carrington.
La película Blue Jasmine, estrenada en 2013, fue un gran éxito de público y crítica.
La filmación se llevó a cabo en formato digital 2K, con cámaras Arri Alexa.
En 2015 y 2016 Aguirresarobe trabajó como director de fotografía en The Promise (2016), una ambiciosa superproducción que contaba la historia del Genocidio armenio.