En 1996, debutó en el cine como director y guionista del cortometraje La gotera con Grojo, por el que fue nominado al Goya al mejor cortometraje de ficción.

En 2006 fue director y guionista de La noche de los girasoles, película con la que consiguió el premio revelación a las Medallas del Círculo de Escritores Cinematográficos[2]​ y el Premio Sant Jordi de Cinematografía a su ópera prima, y con la que fue nominado al Goya al mejor director novel y el Goya al mejor guion original.

[3]​ Después se ha dedicado a dirigir series para televisión.

Después ha dirigido las series Desaparecida (2008) y Crematorio (2011), y algunos episodios de Hispania, la leyenda, Gran Hotel (2011), Víctor Ros (2014).

En 2016, fundó con su hermano Alberto Sánchez-Cabezudo la productora Kubik Films[4]​ cuya primera producción fue La zona, serie de Movistar+ estrenada en 2017 que guionizó y dirigió con su hermano Alberto.