1987 yılında Gecenin Öteki Yüzü adlı film çekimi için İstanbul'a geldi. Hayatını bir süre İstanbul-Londra arasında sürdürdü. 1990 yılında Ahmet Levendoğlu ve Zuhal Olcay ile Tiyatro Stüdyosu'nu kurdu. Tiyatro Stüdyosu'nun Aldatma (Harold Pinter), Kan Kardeşleri (Willy Russell), Derin Bir Soluk Al (Ben Elton), Çöplük (Turgay Nar), Histeri (Terry Johnson) ve Balkon (Jean Genet) oyunlarında başrolleri üstlendi.
1992'de Zuhal Olcay ile evlendi. Çift, birlikte Hollywood'da 'Indiana Jones' dizisinde, Türkiye'de de Yavuz Özkan'ın 'İki Kadın' filminde rol aldı. Bilginer, 1996'da Tomris Giritlioğlu'nun 80. Adım filminde, ardından 'İstanbul Kanatlarımın Altında', 'Usta Beni Öldürsene' ve 'Masumiyet' gibi ödüllü filmlerde rol aldı. 1993'te Türkiye'nin ilk reality showu olan Sıcağı Sıcağına'yı sundu.
Haluk Bilginer ve Zuhal Olcay, bir tiyatro salonu sahibi olmak için Odeon Sineması'nı kiralayıp inşaata başladı; 1996'da çıkan yangından sonra 1999'da Moda'da baştan yaptıkları bir salonda Oyun Atölyesi'ni kurdular. Çift, 2004 yılında boşandı.
2006 yılında müzik sanatçısı Aşkın Nur Yengi ile evlenen Bilginer'in bu evlilikten Nazlı adında bir kızı bulunmaktadır. 2012 yılında Aşkın Nur Yengi ile boşanmıştır.