خسرو شکیبایی در سال‌های 1347 تا 1349 به گویندگی فیلم در استودیو شهاب پرداخت و از سال 1354 به فعالیت در دنیای تئاتر رو آورد.
فیلم خط قرمز ساخته مسعود کیمیایی (1361) شروع فعالیت سینمایی او به عنوان بازیگر به حساب می‌آید که در آن فیلم در نقش کوتاهی ظاهر شد. شکیبایی تا سال 1368 در نقش‌هایی در فیلم‌های دزد و نویسنده، ترن و رابطه ظاهر شد.
اما اوج گرفتن او از بازی در فیلم هامون داریوش مهرجویی دز سال 1368شروع شد و این "حمید هامون" بود که نام او را بر سر زبان‌ها انداخت. او برای بازی چشمگیرانه‌اش در هامون از هشتمین جشنواره فیلم فجر، سیمرغ بلورین دریافت کرد.
دو فیلم کیمیا (احمدرضا درویش، 1373) و کاغذ بی‌خط (ناصر تقوایی، 1380) از کارهای به یادماندنی شکیبایی به شمار می‌آیند.
شکیبایی در تلویزیون هم موفق بود. از همان زمان که در نقش مدرس بازی کرد و آن مونولوگ طولانی معروفش را اجرا کرد تا بازی در مجموعه تلویزیونی "روزی روزگاری"، "خانه سبز"، "کاکتوس"، "تفنگ سرپر" و این اواخر هم که مجموعه تلویزیونی در کنار هم را روی آنتن داشت.
پس از گذشت نزدیک به 22 سال از اولین حضورش در سینمای کیمیایی، یک بار هم در کنار استاد عزت‌الله انتظامی در فیلمی از مسعود کیمیایی ایفای نقش کرد: "حکم".
او آخرین جایزه‌اش را از بیست و سومین جشنواره فیلم فجر برای بازی در فیلم "سالاد فصل" (فریدون جیرانی) از آن خود کرد.
کارنامه سینمایی خسرو شکیبایی:
خط قرمز (مسعود کیمیایی - ۱۳۶۱)
دادشاه (حبیب کاووش - ۱۳۶۲)
صاعقه (۱۳۶۴)
رابطه (پوران درخشنده - ۱۳۶۵)
دزد و نویسنده (کاظم معصومی - ۱۳۶۵)
ترن (امیر قویدل - ۱۳۶۶)
شکار (مجید جوانمرد - ۱۳۶۶)
هامون (داریوش مهرجویی - ۱۳۶۸)
عبور از غبار (پوران درخشنده - ۱۳۶۸)
ابلیس (احمدرضا درویش - ۱۳۶۸)
جستجو در جزیره (مهدی صباغزاده - ۱۳۶۹)
سارا (داریوش مهرجویی - ۱۳۷۱)
پرواز را بخاطر بسپار (حمید رخشانی - ۱۳۷۱)
یکبار برای همیشه (سیروس الوند - ۱۳۷۱)
بلوف (ساموئل خاچیکیان - ۱۳۷۲)
کیمیا (احمدرضا درویش - ۱۳۷۳)
پری (داریوش مهرجویی - ۱۳۷۳)
درد مشترک (یاسمین ملک نصر - ۱۳۷۳)
لژیون (سیدضیاءالدین دری - ۱۳۷۳)
سایه به سایه (علی ژکان - ۱۳۷۴)
خواهران غریب (کیومرث پوراحمد - ۱۳۷۴)
سرزمین خورشید (احمدرضا درویش - ۱۳۷۴)
عاشقانه (علیرضا داودنژاد - ۱۳۷۴)
روانی (داریوش فرهنگ - ۱۳۷۶)
زندگی (اصغر هاشمی - ۱۳۷۶)
دختردایی گمشده (داریوش مهرجویی - ۱۳۷۷)
میکس (داریوش مهرجویی - ۱۳۷۸)
دختری بنام تندر (حمیدرضا آشتیانی پور - ۱۳۷۹)
کاغذ بی خط (ناصر تقوایی - ۸۰/۱۳۷۹)
مزاحم (سیروس الوند - ۱۳۸۰)
اثیری (محمدعلی سجادی - ۱۳۸۰)
صبحانه برای دو نفر (مهدی صباغزاده، ۱۳۸۲)
ازدواج صورتی (منوچهر مصیری، ۱۳۸۳)
سالاد فصل (فریدون جیرانی، ۱۳۸۳)
حکم (مسعود کیمیایی، ۱۳۸۳)
ستاره‌ها (فریدون جیرانی، ۱۳۸۴)
عروسک فرنگی (فرهاد صبا، ۱۳۸۴)
چه کسی امیر را کشت؟ (مهدی کرم‌پور, ۱۳۸۵)