Sam Riley é mais conhecido por interpretar o papel principal de Ian Curtis no filme Control, uma cinebiografia sobre o vocalista da banda pós-punk dos anos 1970, Joy Division. Sua atuação no papel lhe rendeu o prêmio British Independent Film Award de "Revelação Mais Promissora". Ele também ganhou um Kermode de Melhor Ator em 2007 pelo filme. Antes de interpretar Ian Curtis, Riley interpretou o vocalista do The Fall, Mark E. Smith, no filme 24 Hour Party People, de Michael Winterbottom, que detalha a era da Factory Records. No entanto, suas cenas foram omitidas da versão final do filme. Em setembro de 2007, Riley foi escalado para o filme de ficção científica britânico Franklyn, de Gerald McMorrow. Ele também terá um papel principal em 13, um remake em inglês do thriller francês 13 Tzameti. Atualmente, está interpretando o papel de Pinkie Brown em um remake de Brighton Rock ao lado de Helen Mirren.
| Ano | Nota | Título | Personagem |
|---|---|---|---|
| 2025 | Islands | Tom | |
| 2024 | A Viúva Clicquot – A Mulher que Formou um Império | Louis Bohne | |
| 2024 | O Jogo da Rainha | Thomas Seymour | |
| 2021 | Assalto ao Banco da Espanha | James | |
| 2020 | Rebecca - A Mulher Inesquecível | Jack Favell | |
| 2020 | Radioactive | Pierre Curie | |
| 2019 | Malévola: Dona do Mal | Diaval | |
| 2019 | Palavras de Família | Peter | |
| 2018 | Happy New Year, Colin Burstead | David Burstead | |
| 2017 | Free Fire: O Tiroteio | Stevo | |
| 2016 | Orgulho e Preconceito e Zumbis | Fitzwilliam Darcy | |
| 2015 | Suite Francesa | Benoit Labarie | |
| 2014 | Malévola | Diaval | |
| 2014 | O Vale Sombrio | Greider | |
| 2013 | Byzantium: Uma Vida Eterna | Darvell | |
| 2012 | Na Estrada | Sal Paradise / Jack Kerouac | |
| 2010 | Pior dos Pecados | Pinkie | |
| 2010 | 13: O Jogador | Vince | |
| 2008 | O Justiceiro Mascarado | Milo | |
| 2007 | Controle: A História de Ian Curtis | Ian Curtis |