В начале своей карьеры Генри Кавилл чуть не снялся в «Гарри Поттере» — он был среди актеров, рассматривавшихся на роль Седрика Диггори в фильме «Гарри Поттер и Кубок огня» (роль в итоге досталась Роберту Паттинсону). Затем, в 2006 году, его рассматривали на роль Бонда, но тогда посчитали слишком молодым.
Одна из первых главных ролей Кавилла в кино — роль Тесея в фильме «Война богов: Бессмертные» (2011), фэнтезийном боевике режиссера Тарсема Сингха. Бюджет фильма, по сообщениям, составил около 75 миллионов долларов, а мировые сборы — примерно 227 миллионов долларов.
В 2013 году Warner Bros. пригласила Кавилла на роль Супермена в фильме «Человек из стали» режиссера Зака Снайдера. Этот фильм стал его первым появлением в роли героя DC и одним из самых кассовых фильмов о Супермене на тот момент.
Примерно в этот же период он снялся в фильме «Агенты А.Н.К.Л.» (2015) Гая Ричи.
Кавилл расширил свой послужной список в жанре боевиков, снявшись в фильме «Миссия невыполнима: Последствия» (2018), где он сыграл агента ЦРУ Августа Уокера вместе с Томом Крузом.
Кавилл также снялся в роли Геральта из Ривии в фэнтезийном сериале Netflix «Ведьмак», где он прошёл интенсивную физическую подготовку, включая фехтование и подготовку к трюкам.
В настоящее время Кавилл работает над перезапуском «Горца», где он играет бессмертного воина Коннора Маклауда. Недавно были опубликованы первые кадры из фильма, режиссёром которого является Чад Стахелски, а в актёрский состав входят Рассел Кроу и Дэйв Батиста.