Gael García Bernal encabezó el reparto de la película Me estás matando, Susana, dirigida por Roberto Sneider. El filme de 2016 es una versión cinematográfica de la novela Ciudades desiertas, que se sumaría a una prolífica trayectoria del escritor José Agustín en el mundo de la pantalla grande.

A los 20 años no sólo había publicado su novela debut, La tumba, sino que tenía escritas 40 obras de teatro, entre ellas Los atardeceres privilegiados de la Prepa 6, la cual estrenó en 1970. Un par de años antes realizó su primer guion cinematográfico con el director Carlos Velo, a partir de un argumento de Fernando Galiana. Cinco de chocolate y uno de fresa es considerada una cinta de culto, protagonizada por Angélica María, Fernando Luján y Enrique Rambal, en la que se muestra a una juventud rebelde, irreverente y subversiva.

José Agustín fue encargado de realizar el guion para El apando, junto con el propio autor de la novela, José Revueltas. El filme de 1976 retoma una historia de corrupción, violencia y drogadicción que se vivía en el Palacio de Lecumberri, a partir de las propias experiencias de Revueltas, tras ser encarcelado, con la acusación de ser autor intelectual de los disturbios de 1968.

También participó en la actuación con el pequeño papel de un borracho como parte de la película De veras me atrapaste, de Gerardo Pardo en 1983.

Como guionista, José Agustín trabajó en Y pensar que podemos (1968) y Luto (1970) al lado de Sergio García; Alguien nos quiere matar, con Carlos Velo (1970), y El año de la peste (1979), película de ciencia ficción de Felipe Cazals basada en la novela Diario del año de la peste, de Daniel Defoe, en cuyo guion también participaron Gabriel García Márquez y Juan Arturo Brennan, y que fue ganadora del Premio Ariel en las categorías de mejor película, mejor guion y mejor dirección.

La viuda de Montiel (1979) es una adaptación de la novela de Gabriel García Márquez, dirigida por Miguel Littin, en cuya adaptación colaboró José Agustín, al igual que en Amor a la vuelta de la esquina (1986), junto con Alberto Cortés, en su primer largometraje, que recibió la Diosa de Plata por Mejor Ópera Prima y el mismo año realizó el texto de Mal de piedra (a partir de la novela homónima de Carlos Montemayor), dirigido por Federico Chao.

En 1985 coescribió con José Buil y Gerardo Pardo el guion de Ahí viene la plaga, y en 1991 Ciudad de ciegos, junto con el director Alberto Cortés, Hermann Bellinghaussen, Marcela Fuentes-Berain, Paz Alicia Garciadiego y Silvia Tomasa Rivera.

Fue director y guionista del largometraje Ya sé quién eres (Te he estado observando), de 1971, con la actuación de Angélica María, Claudia Islas y Octavio Galindo. De igual forma, dirigió y escribió en 1973 el cortometraje Luz externa, del cual también hizo la producción, adaptación de un cuento del propio José Agustín, en el que recrea el mundo de la contracultura en la Ciudad de México.

En el teatro, su obra Abolición de la propiedad fue llevada a la pantalla grande en 2012, un thriller sobre dos jóvenes que se encuentran en un sótano, dirigido por Jesús Magaña y protagonizado por Aislinn Derbez y Humberto Busto.

En 1974 se estrenó el montaje Círculo vicioso, obra inspirada en su experiencia en la prisión de Lecumberri entre diciembre de 1970 y julio de 1971, bajo las acusaciones de posesión y tráfico de drogas. La presentación en el Teatro de la Ciudad fue motivo de censura, como denunció el propio autor.