2004年，为动画冒险电影《超人总动员》配音。2006年，为动画喜剧电影《赛车总动员》配音。2007年，在纪录片《皮克斯的故事》中出镜。

2008年，执导动画科幻电影《机器人总动员》，该片由本·贝尔特、艾丽莎·奈特联袂配音，影片入围第81届奥斯卡奖-最佳原创剧本奖，获得第81届奥斯卡奖-最佳动画长片奖、第62届英国电影和电视艺术学院电影奖-最佳动画片奖，他凭借该片入围第36届安妮奖-最佳动画电影导演奖；同年，担任动画冒险短片《电焊工波力》的编剧。

2010年，担任动画电影《玩具总动员3》的编剧，该片入围第83届奥斯卡奖-最佳改编剧本奖。2011年，在纪录片《皮克斯工作室：25个神奇时刻》中出镜。2012年3月9日，由其执导的科幻动作电影《异星战场》上映，影片改编自埃德加·赖斯·巴勒斯于1917年发表的科幻小说《火星公主》。

2013年，担任动画电影《玩具总动员之惊魂夜》的编剧，该片由安格斯·麦克莱恩执导。2015年，担任动画喜剧电影《头脑特工队》的制片人，该片由彼特·道格特自编自导；同年，担任制片人的动画冒险电影《恐龙当家》上映，该片由雷蒙德·奥乔亚、杰克·布赖特合作配音。

2016年，执导动画冒险电影《海底总动员2：多莉去哪儿》，该片由艾伦·德詹尼丝、艾伯特·布鲁克斯、艾德·奥尼尔等联袂配音，影片故事发生在影片第一部结束后一年，讲述小丑鱼尼莫和父亲马林协助蓝唐王鱼多莉找寻父母的历险故事，入围第70届英国电影和电视艺术学院电影奖-最佳动画片奖；同年，执导奇幻剧《怪奇物语第二季》的第五集和第六集。

2022年，执导科幻剧情片《眨眼之间》。

2024年3月21日，执导的电视剧《三体 第一季》播出。

安德鲁·斯坦顿习惯走温情路线，能将众多文艺青年感动得涕泪横流。而且，他是一个具有魔力的人，想象力天马行空、活力四射，正因为有了这个特质，在加州艺术学院深造时的斯坦顿，就能充满热情地创作独立动画短片。他一旦认准了一件事，就会不懈地去追求。同时，他的电影里不仅仅有令人赞叹的精致画面和构思巧妙的情节，他是乐观的，也是十分具有理想色彩和道德感的，斯坦顿将他的理想化的快乐——这个世界还是美好的——融入到了动画片的温情路线，而在情节背后，是他的人生价值观念——责任、善良和勇敢（腾讯评）。