Ассистент режиссёра, второй режиссер и, наконец, режиссер киностудии «Мосфильм», с первым же самостоятельным фильмом («Сорок первый») он оказался на Каннском кинофестивале. Лента стала знаковым произведением советского кинематографа в период оттепели. Уникальность фильма – в его психологизме и чувственности, ставшей для зрителей настоящим откровением. Международную славу Чухраю принес фильм «Баллада о солдате», номинированный на «Оскар» и «Золотую пальмовую ветвь». Впоследствии  Чухрай стал руководителем хозрасчетного Экспериментального творческого объединения на «Мосфильме», где были созданы фильмы «Белое солнце пустыни», «Раба любви», «Не горюй», «Табор уходит в небо». Руководил режиссёрской мастерской во ВГИКе. Лауреат высших государственных наград СССР, призов международных кинофестивалей и премии Британской Киноакадемии.