Кардифф начал работать в кино в возрасте 15 лет. Его первой операторской работой стал снятый в 1937 году фильм Wings of the Morning – первый цветной фильм, снятый в Великобритании по системе Technicolor. В 1948 году Кардифф получил премию "Оскар" за работу над фильмом "Черный нарцисс" (Black Narcissus).
Всего Кардифф номинировался на "Оскара" пять раз, в том числе и как режиссер. В 2001 году он также получил почетный "Оскар" и стал первым оператором среди обладателей этой награды.
Кардифф работал в качестве оператора над такими фильмами, как "Под знаком Козерога" (Under Capricorn) Хичкока, "Африканская Королева" (The African Queen) с Хамфри Богартом и Кэтрин Хэпберн, а также, в 80-е годы, над фильмами "Конан-разрушитель" и "Рэмбо 2".
Среди его режиссерских работ наиболее заметной считается экранизация книги Дэвида Герберта Лоуренса "Сыновья и любовники", снятая в 1960-м году.
