Першою самостійною роботою була стрічка «Ліфт на ешафот» (1958). Наступний фільм — «Коханці» (1958) з Жанною Моро у головній ролі — був сприйнятий дуже неоднозначно через досить відверті як на той час еротичні сцени. Він порушував теми-табу і в наступних своїх фільмах: «Блукаючий вогник» (1963), «Вада серця» (1971), «Лакомб Люсьєн» (1974). Маль, який працював і у Франції, і в Сполучених Штатах, також належить до когорти режисерів французької «нової хвилі», яким притаманне прагнення втілити у творах власний досвід і відчуття. Проте, на відміну від інших представників «нової хвилі», він завжди прагнув до різноманітності тем і жанрів. Маль також працював як режисер-документаліст. Серед його документальних стрічок — «Примарна Індія» (1969), «Людське, надто людське» (1974), «Площа Республіки» (1974), «Країна Бога» (1985).
З 1981 р. і аж до своєї смерті Луї Маль перебував у шлюбі з американською актрисою Кендіс Берген.