Films :
* 1996 : Le cavalier sur le toit (Le Hussard sur le toit)
* 1998 : La vie onirique des anges (La Vie rêvée des anges)
* 2000 : La plage
* 2001 : Confrérie du Loup (Le Pacte des Loups)
* 2002 : Infidèle
* 2003 : Les traqués
* 2005 : S.W.A.T.
* 2007 : Tueur à gages
* 2009 : Agathe Cléry
* 2010 : Le Rite
* 2011 : Le chevalier noir se lève
* 2014 : La connexion (La Française)
* 2016 : La fille dans le train
* 2017 : La promesse
* 2018 : L'homme qui a tué Don Quichotte
* 2023 : Le tueur
Télévision :
* 1992 : L'histoire d'une femme (L'histoire d'une femme) - Téléfilm
* 1994 : L'homme de ma vie (L'homme de ma vie) - Mini-série TV
* 2003 : Le fil - Série TV (1 épisode)
* 2005 : Le dernier train (Der letzte Zug) - Téléfilm
* 2013 : Le Cinquième Pouvoir - Téléfilm
Projets à venir :
* 2023 : Le tueur (Netflix)
Attention, cette liste n'est pas exhaustive et peut ne pas inclure tous les projets d'Olivier Martinez. Pour une filmographie plus complète, vous pouvez consulter des sites Web comme IMDb ou Allmovie.