Après avoir traversé une période de doute due à l’insuccès de son troisième film, L’Arme à gauche (1964), mais dont il ressortit grandi, il allait imposer sa patte si caractéristique, faite d'attention méticuleuse aux détails, d'intrigues ciselées et de personnages forts.
Il entama alors sa période la plus riche avec des films très aboutis qui offrirent à Romy Schneider parmi ses plus beaux rôles : Les Choses de la vie (1969), Max et les Ferrailleurs (1971), César et Rosalie (1972), Vincent, François, Paul et les autres (1974), Mado (1976) et Une histoire simple (1978).
Malgré cette période faste, ayant le sentiment d'être prisonnier de son esthétique, il chercha un second souffle lui permettant de s’écarter l'univers de ses précédentes réalisations : Un mauvais fils (1980) et Garçon ! (1983). Néanmoins, peu satisfait de ce dernier film, mais tout ragaillardi avec la rencontre du scénariste Jacques Fieschi, après Quelques jours avec moi (1988), il signa les magnifiques Un cœur en hiver (1992) puis Nelly & Monsieur Arnaud (1995) qui paracheva son œuvre, qui apparaît comme son testament et pour lequel il reçut le César du meilleur réalisateur(1996).
Outre sa propre cinématographie, il participa comme scénariste, dialoguiste ou adaptateur à une petite vingtaine de films.
Emporté par un cancer, Claude Sautet fut inhumé au cimetière du Montparnasse. Sur sa tombe, en guise d’épitaphe, cette phrase « Garder le calme devant la dissonance », qui définirait peut-être le mieux son cinéma, un cinéma de la dissonance, de l’imprévu, de la note inattendue dans le quotidien, notamment avec César et Rosalie, Un Cœur en hiver et Nelly & Monsieur Arnaud.
Elle peut aussi faire référence à sa passion pour la musique qui s’exprime dans le tempo de ses films réglé comme une partition musicale, impeccablement rythmée, dont le moindre changement de note ébranlerait l’ensemble de la composition.