W ekranizacji powieści Roberta Ludluma Ultimatum Bourne’a (The Bourne Ultimatum, 2007) wystąpił jako zabójca tytułowego bohatera – Jasona Bourne’a (Matt Damon).
12 listopada 2010 roku Ramírez został ambasadorem dobrej woli UNICEF. W 2011 roku odebrał Cezara i był nominowany do Złotego Globu jako Ilich Ramírez Sánchez o pseudonimie "Carlos" w filmie Carlos (2010).
W serialu FX The Assassination of Gianni Versace: American Crime Story (2018) zagrał postać Gianni'ego Versace obok Darrena Crissa (Andrew Cunanan), Ricky'ego Martina (partner Antonio D’Amico), Penélope Cruz (Donatella Versace) i Finna Wittrocka (Jeffrey Trail).
Zasiadał w jury sekcji "Un Certain Regard" na 75. MFF w Cannes (2022).
Prywatnie spotykał się z kubańską aktorką Aną de Armas.
Wybrana filmografia Filmy fabularne Rok Film Rola1993¡Aquí espaantan!sprzedawca filmów wideo2002Nagość (El Nudo)Gustavo2003Yotama se va volandoManuel Zozaya2004Do przodu (Punto y raya)Pedro2005DominoChocoAtenea y Afrodita (film krótkometrażowy)przyjaciel2006ElipsisSebastián CastilloEl DonAlvaro2007Ultimatum Bourne’a (The Bourne Ultimatum)PazCyrano FernandezCyrano20088 części prawdy (Vantage Point)JavierChe.