Film
Il primo ruolo di Billy Bob fu in South of Reno del 1980. Ha avuto un piccolo ruolo come uomo in un ristorante. Billy Bob fu anche in un episodio del 1987 della serie Matlock di Andy Griffith. Un altro dei primi ruoli di Thornton fu nella sitcom della CBS Hearts Afire con John Ritter e Markie Post. Il suo ruolo di cattivo nel film One False Move del 1992 lo fece notare dalla critica. Ebbe anche piccoli ruoli nei film dei primi anni '90 Proposta indecente, Su terreno mortale, Legati dall'onore, Cavaliere grigio e Tombstone. Thornton fece quello che Wilder gli disse di fare. Ha scritto, diretto e interpretato il film indipendente Sling Blade. Il film uscì nel 1996. Il film era un'espansione di un corto chiamato Some Folks Call It a Sling Blade. Raccontava la storia di Karl Childers, un handicappato mentale imprigionato per omicidio. Sling Blade fu molto apprezzato a livello internazionale. La sceneggiatura di Thornton gli valse un Academy Award per la migliore sceneggiatura adattata, un Writers Guild of America Award e un Edgar Award. La sua recitazione nel film gli valse una nomination all'Oscar e allo Screen Actors Guild come miglior attore.
Nel 1998, ha interpretato il Richard Jemmons, simile a James-Carville, in Primary Colors. Thornton ha scritto la versione cinematografica del libro All the Pretty Horses come film del 2000 con lo stesso nome. Il film ha avuto come protagonisti Matt Damon e Penélope Cruz. Dopo che fu costretto a tagliare più di un'ora del film, decise di non dirigere mai più un altro film. Sempre nel 2000, una prima sceneggiatura che aveva scritto è stata trasformata in The Gift. Il film è stato interpretato da Cate Blanchett, Hilary Swank, Keanu Reeves, Katie Holmes, Greg Kinnear e Giovanni Ribisi. Nel 2000, è apparso anche nel video musicale di Travis Tritt per la canzone "Modern Day Bonnie and Clyde".
La stampa di solito descrive Thorton come un "uomo tatuato e irsuto". Ha avuto molti grandi ruoli cinematografici dopo il successo di Sling Blade. Questi includono Armageddon del 1998 con Ben Affleck e Bruce Willis, A Simple Plan, Monster's Ball, Bandits e The Man Who Wasn't There. Ha interpretato un Babbo Natale da centro commerciale in Bad Santa del 2003. Era una commedia nera che ha fatto molto bene al botteghino. Il film ha reso Thornton notevole come attore comico principale. Thornton ha detto che, dopo il successo di Bad Santa, al pubblico "piace guardare [lui] interpretare quel tipo di persona", e "loro [i direttori del casting] lo chiamano quando hanno bisogno di uno stronzo. È un po' così semplice... sapete quanto può essere ristretta l'immaginazione in questo business". Nel 2004 ha interpretato Davy Crockett in The Alamo.
Ha partecipato al film comico School for Scoundrels nel 2006. Tra i film più recenti ci sono The Astronaut Farmer e la commedia Mr. Woodcock. Nel settembre 2008, Thornton ha recitato nel film d'azione Eagle Eye con Shia LaBeouf e Michelle Monaghan. Thornton ha anche detto che potrebbe voler dirigere un altro film. Potrebbe dirigere un pezzo d'epoca sull'esploratore di grotte Floyd Collins. Il film sarebbe basato sul libro Trapped! The Story of Floyd Collins di Robert K. Murray e Roger Brucker. Thornton ha ricevuto una stella sulla Hollywood Walk of Fame il 7 ottobre 2004.