Uzun metrajlı debutundan önce Zetterling, hepsi o sırada yaşadığı Britanya'da çekilen ve o zaman ki eşi David Hughes ile işbirliğiyle üretilen beş kısa film yönetti; ikili birlikte 1971'e kadar çalıştı. Bu kısa filmlerden sonuncusu, genç Chris Menges tarafından çekilen "The War Game" (1963), Venedik Film Festivali'nde Altın Aslan ödülünü kazandı. Zetterling ve Hughes sonrasında İsveç'e taşındılar; burada 1964'te ilk uzun metrajlı filmini yönetti.

"Loving Couples", Agnes von Krusenstjerna’nın "The Misses von Pahlen Sisters" ("Fröknarna von Pahlen") eserine derin kişisel bir yorumdu. Film lüks ve ayrıntılı bir yapıya sahipti, Sandrews stüdyosu için yapılmış ve Rune Waldekranz tarafından üretilmiştir. Eleştirmenlerden övgü ve merak uyandırıcı yorumlar aldı, bazıları Zetterling’i yüreklendirirken, yazar Olof Lagercrantz, von Krusenstjerna’nın niyetlerini yanlış yorumlamakla suçladı; uyarlamayı gerçekçi bulup yeterince hayalperest bulmadı! Diğerleri daha yüksek nitelikler gördüler; Kenneth Tynan bunlardan biriydi ve “Citizen Kane'den bu yana en iddialı debutlardan biri” diye ifade etti. Cannes'da film, birkaç cüretkâr cinsel sahne sebebiyle küçük bir skandala yol açtı.

"Nattlek" (Night Games, 1966) özgün bir senaryoya sahip olup, yönetmenin von Krusenstjerna’nın eserlerinde bulduğu temaların daha karamsar bir keşfi halindeydi. Özellikle ensest temaları huzursuzluk yarattı ve Venedik Film Festivali'nde başka bir skandal kapıda duruyordu; hatta poster bile sansürlendi. İsveçli eleştirmen Mauritz Edström bunu “yapılan en zeki ve canlı İsveç filmi” olarak tanımladı.

"Doctor Glas" (Dr. Glas, 1968), Hjalmar Söderberg'in romanının radikal bir uyarlamasıydı ve Cannes ödüllü Per Oscarsson’ı başrolde barındırıp Danimarkalı yapımcılarla gerçekleştirildi. Dönemin eleştirmenleri tarafından olumsuz yorumlar aldı, Zetterling'in ilk başarısızlığı oldu, ama zamanla karmaşık baş karakteri bakımından ilginç ve taze bir deney olduğunu kanıtladı (ilk olarak 1942'de çekilmişti ve o zamanlar çok tanınmamış olan Zetterling de destekleyici bir rolde yer alıyordu).

"Flickorna" (The Girls, 1968) yine özgün bir senaryoya dayanarak, Aristophanes'in "Lysistrata"sı ile bir turnede olan üç kadın oyuncunun bakış açısından, çeşitli cinsiyet rolü önyargılarına eğlenceli bir siyasi yorumdu. Çoğu erkek eleştirmen tarafından soğuk bir şekilde karşılandı. Zetterling bir sonraki filmini İsveç'te yapana kadar 18 yıl geçti.

70’ler ve 80’lerin başlarında, Belgeseller ve kısa filmler ile çalıştı; bunlar arasında 1972 Yaz Olimpiyatları'nı konu alan "Visions of Eight" (1973) adlı belgeselin bir bölümü bulunuyordu. Miloš Forman, Kon Ichikawa ve Arthur Penn gibi yönetmenlerle birlikte yönettiği projede yer aldı. 1982'de kadınlar tarafından yazılmış, yönetilmiş ve üretilmiş altı vignetten oluşan "Love" (1982) adlı derlemenin üç bölümünü üstlendi. Liv Ullmann da katkıda bulundu ve Zetterling’in bölümlerinden biri, şarkıcı-söz yazarı Joni Mitchell'in bir senaryosunu barındırıyordu. 1982’de, Zetterling nihayet uzun formatta İngiltere yapımı "Scrubbers" ile geri döndü; bu film, gerçekçilerin geleneklerinde, reform okulundaki kızların hikayesini anlatıyordu.

İsveç sinemasındaki büyük dönüşü 1986 yılında gerçekleşti. Yine Agnes von Krusenstjerna merkezdeydi, bu sefer bizzat. "Amorosa" filminde Stina Ekblad ve Erland Josephson, sırasıyla von Krusenstjerna ve eşi, sekreteri ve edebi temsilcisi olan eleştirmen David Sprengel’i canlandırdı. Yine prodüksiyon değerleri bir hayli lükstü ve Venedik karnavalından sahneleri içeriyordu. Zetterling, memleketindeki konumunu yeniden kazanmaya başarmıştı.

"Amorosa" ne yazık ki onun son filmi oldu. Zetterling, 1994'te vefat ettiğinde, çeşitli nedenlerle kesintiye uğramış ve gecikmiş olan birkaç projeyi hazırlıyordu; bunlar arasında İsveçli 19. yüzyıl yazarı Carl Jonas Love Almqvist hakkında bir proje ve kendi romanı “Bird of Passage” (1976) üzerine bir uyarlama vardı.

Yönetmen ve kendini itiraf eden Zetterling öğrencisi Christina Olofson, Zetterling’e çok kişisel bir anma gerçekleştirdi.