Отныне жизнь Эйзенштейна принадлежит кинематографу. Дружба с передовыми кинематографистами тех лет (Л. Кулешов, Д. Вертов, Э. Шуб, Л. Оболенский), изучение опыта зарубежных фильмов (в том числе в качестве создателя русских прокатных вариантов, когда даже приходилось прибегать к перемонтажу) способствовали быстрому освоению нового искусства.

Эйзенштейн получает ответственный заказ. Комиссия Президиума ЦИК СССР поручила ему постановку гигантской эпопеи «1905 год». Однако многостраничный сценарий Нины Агаджановой-Шутко не мог быть реализован в срок, и Эйзенштейн свёл обширный замысел к восстанию моряков на броненосце «Князь Потёмкин Таврический».

Съёмки начались в Петрограде. Но работе мешали бесконечные дожди. Эйзенштейн даже предлагал законсервировать постановку. Успели снять эпизод железнодорожной забастовки, а также город во тьме: Невский проспект, освещённый прожектором с башни Адмиралтейства. Затем экспедицию свернули в три дня и отправили в Одессу. Правда, туда не поехал оператор Левицкий, его сменил Эдуард Тиссэ.

Закончив осенью съёмки в Одессе и Севастополе, к концу года Эйзенштейн завершает монтаж фильма, получившего название «Броненосец „Потёмкин“». 24 декабря 1925 года картина была показана в Большом театре на торжественном заседании в честь 20-летия революции 1905 года.

Кульминация «Потёмкина» — сцена расстрела на одесской лестнице, когда мирные люди гибнут под пулями и сапогами карателей. Потрясают детали этой сцены: молодая мать, сражённая пулей; детская коляска, стремительно катящаяся вниз по ступеням; убитый ребёнок под ногами солдат; лицо старой учительницы, рассечённое казацкой нагайкой…

И оптимистичный финал картины: раскрашенный от руки красный флаг гордо реет над броненосцем, как символ торжества революции.

«Композиция фильма удивительно стройна и гармонична, — отмечает Р. Юренев. — Язык фильма образен, метафоричен. Массовые сцены динамичны и монументальны. Эйзенштейн понял, что художник в кинематографе может свободно владеть не только пространством и движением, но и временем. Монтаж даст возможность ускорять, уплотнять, концентрировать время, а при необходимости замедлять, растягивать его. […] Открытие Эйзенштейна творчески использовали и другие мастера советского кино. Пудовкин назвал его „Время крупным планом“».

Для мировой кинокультуры «Броненосец „Потёмкин“» явился откровением. В 1952 году бельгийская синематека предложила пятидесяти восьми кинорежиссёрам Европы и Америки назвать десять лучших фильмов всех времён и народов. В итоговом списке «Броненосец „Потёмкин“» занял первое место.

Великий фильм поднял его создателя к вершинам славы. По-своему отметил всемирный успех режиссёра домовой комитет на Чистых прудах — выделил Эйзенштейну отдельную комнату. Долгое время он жил в одной комнате с Максимом Штраухом. Положение стало пикантным, когда к ним переехала актриса Глизер, жена Штрауха…

После «Броненосца» Эйзенштейн в содружестве с Григорием Александровым пишет сценарий фильма «Генеральная линия» о кооперации в деревне. Но едва они приступают к съёмкам, как приходит заказ на постановку картины к 10-летию Октябрьской революции, причём в предельно сжатые сроки.

Работали Эйзенштейн и Александров напряжённо, иногда по сорок часов подряд. Съёмки проходили на улицах, на набережных Петрограда. В Москве в основном шёл монтаж. Сергей Михайлович был весел, уверен в успехе. Фильм вышел к юбилейной дате. В нём впервые был дан образ Ленина, показаны важнейшие события революции: речь Ленина с броневика, июльский расстрел, борьба с корниловщиной, штурм Зимнего, II съезд Советов. Эйзенштейн героизировал события Октябрьской революции, он создал романтический миф о закономерности и справедливости революции.

Эйзенштейн боролся против привычных, затёртых приёмов актёрской игры. Он стремился снимать подлинных рабочих, крестьян, солдат, чьи биографии и жизненный опыт совпадали с содержанием их ролей в фильме. Таких непрофессиональных актёров он называл «типажами».

Картиной «Октябрь» Эйзенштейн как бы завершил условную революционную кинотрилогию, начатую «Стачкой» и «Броненосцем „Потёмкиным“».

Сокровенной мечтой Эйзенштейна было изучение западного опыта кинопроизводства, и летом 1929 года такой случай представился: вместе с Тиссэ и Александровым он едет в заграничную командировку.

Это было поистине триумфальное путешествие по Европе. Эйзенштейн, свободно говоривший на нескольких языках, выступает по берлинскому радио с рассказами о советском кино, читает лекции в Гамбурге и Берлине, в Лондоне и Кембриджском университете, в Антверпене и Амстердаме, делает доклад «Интеллектуальное кино» в Брюссельском университете. Речь Эйзенштейна в Сорбонне вылилась в истинный триумф молодого кинорежиссёра.

Париж уже тогда был дорогим городом, и советская делегация постоянно испытывала недостаток в средствах. Правда, Эйзенштейн получал какие-то субсидии, брал взаймы под будущие гонорары. Иногда он на несколько недель исчезал, присылая Александрову и Тиссэ телеграммы то из Лондона, то из Амстердама или Берлина. Возможно, ездил к отцу, — после революции Михаил Осипович эмигрировал из Риги в Берлин.

Находясь с июня 1930 года в Голливуде, Эйзенштейн выступает в университетах, встречается со знаменитостями. По договору с компанией «Парамаунт» он совместно с Айвором Монтегю и Александровым приступает к режиссёрской разработке сценария фильма «Американская трагедия» по роману Теодора Драйзера при активном содействии писателя. Но уже месяц спустя студия расторгла контракт с Эйзенштейном. Хозяевам «Парамаунта», по словам режиссёра, нужна была лишь «полицейская история об убийстве и о любви мальчика и девочки».

При финансовой поддержке Эптона Синклера, члена социалистической партии США, группа Эйзенштейна начинает съёмки фильма «Да здравствует Мексика!».

«Мексику» снимали в разных районах страны, и уже было отснято 75 тысяч метров, когда телеграмма Сталина заставила Эйзенштейна вернуться в СССР. Съёмки были прерваны, негатив фильма «Да здравствует Мексика!» согласно договору остался в США.

В истории мирового кино незавершённый шедевр Сергея Эйзенштейна стоит особняком. Отзывы современников об отснятом материале были восторженными. Чаплин, например, считал, что «Да здравствует Мексика!» — лучшее произведение в мировом кино. Замысел режиссёра был новаторским: он хотел показать Мексику в историческом, культурном, социальном, календарном и вневременном аспектах. Говоря образно, он мечтал показать душу Мексики.

По возвращении в Советский Союз в мае 1932 года Эйзенштейн включился в научную и педагогическую деятельность. Он был утверждён заведующим кафедрой режиссуры Государственного института кинематографии, получил звание заслуженного деятеля искусств РСФСР.

Сергей Михайлович пишет множество статей, составляет проект программы по теории и практике режиссуры, на основе прочитанных в институте лекций начинает собирать книгу «Режиссура».

Он участвует в Первом съезде советских писателей, выступает с огромным докладом на Первом всесоюзном совещании творческих работников кинематографии, встречается с Полем Робсоном и китайским актёром Мэй Ланьфаном.

Весной 1935 года Эйзенштейн начинает работу над сценарием Александра Ржешевского «Бежин луг» о Павлике Морозове. После начала съёмок Эйзенштейну приходится совместно с писателем Исааком Бабелем перерабатывать сценарий, делать особые акценты на теме вредительства и классовой борьбы в деревне.

Во время съёмок «Бежина луга» при разборе церковной утвари Сергей Михайлович заболел чёрной оспой. Это был единственный случай заболевания в Москве. Его выходила Пера Аташева.

Имя этой женщины, журналистки, в прошлом актрисы, часто упоминается в собрании сочинений Эйзенштейна. По воспоминаниям режиссёра Г. Козинцева, «у Перы была милая и потешная наружность: небольшого роста, полная, черноглазая, она заразительно смеялась по любому поводу».

Эйзенштейн и Аташева встречались на Чистых прудах и в её тесной квартире у Кропоткинских ворот. Пера делала для него всё: подбирала нужные материалы, занималась корреспонденцией, переводила отзывы прессы. Сергей Михайлович писал ей из Москвы, Питера, Америки, Мексики. Потом, когда они поссорились надолго, заметки в своём дневнике писал как письма к Пере Агашевой. В конце его жизни они зарегистрировали брак…