Per Joel e Ethan Coen, Carter Burwell ha composto le colonne sonore di Sangue facile; Arizona Junior; Crocevia della morte; Barton Fink; Mr. Hula Hoop; Fargo; Il grande Lebowski; L'uomo che non c'era; Prima ti sposo, poi ti rovino; Ladykillers; e Non è un paese per vecchi. Ha anche composto le musiche aggiuntive per Fratello dove sei?, che gli sono valse una candidatura al BAFTA. La colonna sonora del loro ultimo film, Burn After Reading-A prova di spia gli è valsa il premio International Film Music Critics per la migliore colonna sonora originale di un film comico.
Tra le altre colonne sonore da lui composte ricordiamo quella per Prima che sia notte di Julian Schnabel, che gli è valsa il premio [Nino] Rota Soundtrack al Festival di Venezia del 2000; Essere John Malkovich e Adaptation di Spike Jonze; Kinsey e Gods and Monsters di Bill Condon, per i quali ha vinto il premio della Los Angeles Film Critics Association; The Rookie e The Alamo di John Lee Hancock; Three Kings di David O. Russell; Velvet Goldmine di Todd Haynes; Il prigioniero spagnolo di David Mamet; The Celluloid Closet di Rob Epstein e Jeffrey Friedman; Onora il padre e la madre di Sidney Lumet; In Bruges di Martin McDonagh (per la Focus Features); e l'ultimo film di Spike Jonze, tra breve sugli schermi, Where the Wild Things Are.
Passando al teatro, ricordiamo l'opera di musica da camera The Celestial Alphabet Event; le musiche per lo spettacolo di Ariel Dorfman Widows; The 14th Ward di Henry Miller e la produzione del 1994 di Mabou Mines di Mother. Burwell ha anche composto le musiche che accompagnano le letture di William Burroughs del suo romanzo Junky per Penguin Audiobooks. Burwell si è inoltre esibito come cantante, e musicista con l'Harmonic Choir, Big Joe, e con il Litwinski Ensemble a New York City, in Francia, Italia, Germania e Australia.