A partir de 1978, ils réalisent une série de documentaires sur la résistance antinazie en Wallonie, les radios libres ou encore la mémoire ouvrière. Ils passent à la fiction en 1987 en adaptant une pièce de théâtre : portrait du dernier survivant d'une famille juive exterminée dans les camps, Falsch. Ils tournent ensuite Je pense à vous avec Fabienne Babe, mais les cinéphiles ne les découvrent qu'avec leur troisième opus, La Promesse, qui fait sensation à la Quinzaine des Réalisateurs et décroche une pluie de récompenses internationales en 1996. Nourrie par leur expérience du documentaire, cette oeuvre intense, articulant subtilement l'intime (un conflit père/fils) et le social (l'exploitation des immigrés clandestins) révèle Olivier Gourmet et le jeune Jérémie Renier.
La consécration arrive en 1999 avec Rosetta. La caméra (à l'épaule) des Dardenne ne lâche pas d'une semelle Emilie Dequenne et son regard buté. Président du jury à Cannes, David Cronenberg crée la surprise en décernant la Palme d'or à cette oeuvre radicale et le Prix d'interprétation féminine à sa comédienne débutante. Fidèles à leur style dépouillé, les réalisateurs signent ensuite Le Fils, un film sur le pardon qui vaut à Olivier Gourmet, le Prix d'interprétation masculine à Cannes en 2002. Egalement producteurs (Le Couperet de Costa-Gavras), ils décrochent une deuxième Palme d'Or en 2005 pour leur sixième long métrage L'Enfant.

