En 1931, un producteur lui demande de réaliser un film à partir d'un stock de vieilles bobines représentant des accidents de chemins de fer. Le résultat, Le Train des suicidés est mal accepté par le public. Cette histoire de candidats à la mort avec en contrepoint musical un arrangement jazz de La Marche funèbre de Chopin et de La Danse macabre de Saint Saëns marque le début d'un malentendu qui prend corps avec Remous, une étude psycho-pathologique de l'impuissance sexuelle. Ce deuxième film lui vaut l'étiquette inquiétante pour les producteurs de réalisateur intellectuel. La suite de sa carrière, en dents de scie, est due en partie à son goût de l'indépendance, en partie aux concessions qu'il fait au cinéma commercial. Gréville s'obstine dans sa position de marginal et dénonce la grande misère du cinéma français des années 1930 dans Marchand d'amour (1935), dont le personnage principal est interprété par Erich Von Stroheim. Ereinté par la critique, Edmond T. Gréville continue sa carrière à l'étranger. Il tourne en Angleterre, Brief ecstasy (1937) et Secret lives (1937). En Hollande, il réalise le film officiel du jubilé de la reine Veertig jaren (1938), médaille d'argent à la Biennale de Venise. C'est dans ses films français qu'il communique le mieux sa vision du monde. Menaces (1939), film nettement antinazi lui vaut de se faire retirer sa carte de travail par le gouvernement de Vichy. Après une comédie légère, Dorothée cherche l'amour (1945, avec Claude Dauphin, Suzy Carrier et Jules Berry), il réalise une oeuvre personnelle baignée d'érotisme, Pour une nuit d'amour (1946, avec Odette Joyeux et Roger Blin). Grand admirateur du cinéma américain, il abandonne certains procédés hérités de l'avant garde pour un classicisme typiquement hollywoodien et réalise avec Jean Gabin et Andrée Debar Le Port du désir (1954). Dans ses derniers films, il est plus fidèle que jamais à ses thèmes favoris, l'érotisme (qui ne tourne jamais au vulgaire dans son oeuvre) dans Les Menteurs (1961) et l'obsession de l'enfermement avec L'Accident (1962).