В 1945 году Рене призвали в армию. После демобилизации Ален начал снимать короткометражные фильмы, в которых играли Жерар Филипп, Даниэль Желен, Марсель Марсо. Кроме того, он пытался выступать на сцене театров и делал документальные репортажи из мастерских живописцев.
Впервые о Рене заговорили в 1948 году, когда он выпустил короткометражный фильм «Ван Гог» (1948). Ему удалось передать тревожное настроение, взвинченную до предела эмоциональность полотен Ван Гога. Призы в Венеции и Париже и «Оскар» в Соединённых Штатах сразу создали молодому режиссёру известность. Развивая успех, Рене ставит «Гогена» (1950) и «Гернику» (1949) по картине Пикассо.
Но попытки найти продюсера для полнометражного фильма не дают результатов. Рене пришлось поработать монтажёром, прежде чем Комитет истории Второй мировой войны заказал ему документальный фильм об Освенциме. В короткометражке «Ночь и туман» (1955), рассказывающей о мире нацистских концлагерей, впервые раскрылась наклонность режиссёра к теме воспоминаний.
Антивоенная тема приобрела более глубокое звучание в первом художественном фильме Рене «Хиросима, любовь моя» (1959). Не желая повторяться, но не находя способов по-новому увидеть трагедию Хиросимы, режиссёр обратился к писательнице Маргерит Дюрас с просьбой помочь ему в написании сценария. Ему виделось нечто вроде поэмы, где человеческая любовь сталкивается с ужасом массового уничтожения.
Герои фильма — француженка (Эммануэль Рива), приехавшая в Японию в августе 1957 года на съёмки антивоенного фильма, и японский архитектор (Эйджи Окада), у которого вся семья погибла в Хиросиме. Они полюбили друг друга. Но прошлое неотступно преследует героев, не даёт целиком отдаться своему чувству: его гнетёт кошмар атомной бомбардировки, её — несчастная любовь к немецкому солдату, убитому партизанами.
Фильм «Хиросима, любовь моя» совершил переворот в области киноязыка. Ален Рене свободно переходит от настоящего к прошлому, от реальности к воспоминаниям, мыслям, ощущениям своих героев. Бельгийский кинорежиссёр Андре Дельво писал: «В отличие от произведений, которые строятся на сюжетных ходах, „Хиросима, любовь моя“ представляет собой лирический диалог, который и определяет структуру этого произведения, его монтаж и звук».
Вторая картина Алена Рене «Прошлым летом в Мариенбаде» (1961) по книге лидера формалистического направления в литературе Алена Роб-Грийе вызвала бурю споров, массу противоречивых оценок. Режиссёр смело экспериментирует со временем (играя смешением прошлого, настоящего и воображаемого) и с пространством. Герои фильма не имеют даже имён. Героиня Дельфины Сейриг названа «A», Джорджо Альбертацци и Саши Питоева — «X» и «M».
Авторы фильма Рене и Роб-Грийе так объясняли свой замысел: «Мужчина предлагает женщине прошлое, женщина отказывается от него, потом, по-видимому, принимает. А может быть, и нет. В таком кратком изложении это звучит глупо. Это фильм, который весь основан на видимостях. Всё в нём неоднозначно. Ни об одной сцене нельзя сказать, происходит ли она сегодня, вчера или год назад, ни об одной мысли — какому персонажу она принадлежит. Реальность и чувства — всё подвергается сомнению, неизвестности…»
На фестивале в Венеции фильму присудили «Золотого льва». В Париже — приз Мельеса. Коммерческий успех картины превзошёл все ожидания.
В 1963 году Рене выпустил фильм «Мюриэль» — грустную поэму об одинокой стареющей женщине Элен (Дельфина Сейриг), которая пытается вернуть ушедшее время, возобновить духовную близость с возлюбленным своей юности.
Вслед за «Мюриэль» Рене снимает фильм «Война окончена» (1966) о внутренних конфликтах антифранкистского революционера Диего (Монтан) — умного и сильного, бесстрашного и убеждённого. «Моя встреча с Ивом Монтаном на этой картине была счастьем, — вспоминает режиссёр. — Мне ведь пришлось сражаться с продюсерами, чтобы они его взяли. Они хотели иностранца. Мы с Ивом дружили до его смерти. Я люблю актёров. О них часто рассказывают всякое враньё. Актёры — отличные люди».
В 1967 году Рене принял участие в создании коллективного фильма «Далеко от Вьетнама», протестующего против позорной войны американцев.
После провала картины «Люблю тебя, люблю» (1968), в фантастической форме развивающей тему возвращения человека к своему прошлому, Рене долгое время ничего не снимал. По различным причинам его проекты приостановились.