Después de que Allen tuviera un hijo a la edad de 18 años, los gemelos abandonaron la escuela secundaria y pronto comenzaron a trabajar en videos musicales como adolescentes, dirigiendo para artistas como Tone Loc y Tupac Shakur. Su primer largometraje, Menace II Society de 1993, se estrenó en el Festival de Cine de Cannes. Centrado en los jóvenes negros y marginados, se hizo con un presupuesto de 3 3.5 millones cuando tenían 20 años. Tyger Williams escribió el guion y compartió el crédito de la historia con los hermanos. Se convirtió en un éxito de crítica y taquilla y fue nominado para un Premio Independent Spirit a la Mejor Primera Película. Debido a su experiencia previa en la dirección de videos musicales, se convirtieron en el primer dúo de hermanos desde que Jerry y David Zucker permitieron una exención por parte del Gremio de Directores de América para tomar co-créditos como directores.
Su segunda película fue Dead Presidents en 1995. Lidiando con la sociedad negra de clase baja como su debut en el largometraje, y también protagonizada por Larenz Tate, la película se centró en los veteranos de guerra durante la era de la Guerra de Vietnam cargada de razas. La película, que se estrenó en el Festival de Cine de Críticos de Nueva York, no logró obtener tantos beneficios como su primera película. Siguieron a Dead Presidents con American Pimp, un largometraje documental sobre la cultura clandestina de proxenetas y la explotación de las mujeres. Se estrenó en el Festival de Cine de Sundance de 1999. Originalmente se habían propuesto hacer una adaptación de la novela Chulo de Iceberg Slim, pero alguien más adquirió los derechos. Los hermanos han declarado que la perspectiva de la película se formó parcialmente al ser criados por su madre, que es feminista. Entre los proyectos, filmaron varios anuncios de servicio público contra armas de fuego.
En una desviación de su material anterior, los hermanos Hughes codirigieron From Hell, la adaptación cinematográfica de 2001 de la novela gráfica del mismo nombre de Alan Moore sobre los asesinatos de Jack el Destripador en la Inglaterra victoriana, protagonizada por Johnny Depp y Heather Graham. Considerada demasiado violenta y sangrienta por algunos críticos, la película tuvo que ser editada para evitar una calificación NC-17 por la MPAA. Según lo descrito por la estrella de la película, a veces había desacuerdos entre los gemelos con respecto a la dirección de la película. Por ejemplo, la cantidad de violencia mostrada era un punto de disputa entre los dos; un hermano pensaba que la brutalidad debía mostrarse, mientras que el otro creía que la violencia implícita sería suficiente.
Su única película juntos desde From Hell de 2001 fue el drama post-apocalíptico Book of Eli para Warner Bros., que se estrenó en enero de 2010.
En 2006, se anunció que los hermanos dirigirían The Iceman, una película sobre el asesino en serie Richard Kuklinski, pero finalmente fue dirigida por Ariel Vromen, y lanzada en 2012. También estaban programados para dirigir una versión cinematográfica de la clásica serie de televisión Kung Fu. Se anunció en 2010 que los hermanos fueron seleccionados para dirigir una adaptación en vivo del manga Akira de 1988, pero dejaron el proyecto en 2011.
Como equipo, Allen normalmente trabaja con los actores, mientras que Albert maneja los aspectos técnicos de sus películas, derivados de la experiencia de Albert de tomar clases en la escuela de cine de Los Angeles City College.