Chytilová a prágai Filmművészeti Főiskola (FAMU) elvégzése után 1966-ban a rendkívüli sikert hozó, Százszorszépek című játékfilmjével került első ízben a cseh és a nemzetközi filmszakma látókörébe. Filmjeit a szatirikus, kritikus, humoros látásmód jellemzi, amely éles és könyörtelen tükröt állított a korabeli társadalom és az emberi kapcsolatok elé. Több alkotása széles körű társadalmi, szakmai vitákat váltott ki. Chytilovát sokan állandóan provokáló, filozofáló alkotónak tartották, akinek filmjei a korábbi szocialista rendszer politikai vezető köreiben nem mindig váltottak ki támogatást.
Az 1968-as prágai tavasz idején készített, és 1969-ben rövid időre a mozikba került filmje, A paradicsomi fák gyümölcseit esszük című alkotás miatt, amely a férfi-nő viszony szürrealista elemzésén keresztül gyakorlatilag az árulás metaforája, a szocialista rendszer kultúrpolitikusai néhány évre eltiltották a filmezéstől.
A kényszerű hallgatás után 1976-ban bemutatott, Játék az almáért című filmje szintén hatalmas siker lett, és nemzetközi visszhangot váltott ki. Az újjászületésről szóló keserű komédia főszereplője Jirí Menzel volt. A hetvenes évek végén és a nyolcvanas években forgatott filmjei – Panelsztori (1979), Elakadás (1981), Egy faun megkésett délutánja (1983), A bolond és a királynő (1987), Egyet ide, egyet oda (1988) – szinte kivétel nélkül nagy közönségsikert arattak, és a filmes szakma is nagyra értékelte őket.
Chytilovának az 1989-es rendszerváltás után forgatott filmjei – közülük talán a legismertebb az 1993-ban bemutatott Az örökség volt – a szakma szerint már nem érték el korábbi filmjei színvonalát.
Utolsó játékfilmjét, a Szép pillanatokat 2006-ban készítette. Később több dokumentumfilmet is forgatott.
2010-ben megjelent önéletrajzában azt állította: nagyon zavarja, hogy a világ a rendszerváltás után se igen változott meg. Ha a múltról kérdezték, mindig úgy nyilatkozott: „Nekem nem volt problémám a hatalommal. A hatalomnak velem azonban igen.”
