در دانشگاه اصفهان ریاضی خواند و در سال 76 نخستین فیلم کوتاهش، «نادر فرزند شمشیر» را ساخت که اقتباسی از داستان «شمشیر» نوشته فرانتس کافکا بود. فیلم کوتاه «دستهای سنگی» (1378) و مستند کوتاه «کاروان» (1381) اتفاقات تازه‌ای را برای او رقم زدند و در جشنواره‌های داخلی و خارجی جوایز زیادی گرفتند.

اما سال 1383، سال «خواب تلخ» بود. اولین فیلم سینمایی امیریوسفی که با بودجه اندک و یک‌سال قبل‌تر در اطراف اصفهان ساخت و داستان مرده شوری بود که در مواجهه با فرشته مرگ قرار می‌گیرد. فضای گروتسک و طنز دیوانه‌وار فیلم به همراه مضمون متفاوتش، منتقدان جهانی را مجذوب آن کرد، دبورا یانگ منقد هالیوود ریپورتر نوشت: "«خواب تلخ» اولین کمدی سیاه سینمای ایران است که طنزی ویرانگر دارد و چهره‌های جدید و طنازانه از ایران نشان می‌دهد و نويد ظهور فيلمسازی متفاوت و قصه‌گو را از سينمای ايران می‌دهد." فیلم در معدود نمایش‌های داخل کشور هم این فیلم مورد تحسین منتقدین سینمای ایران قرار گرفت ولی برای اکران در ایران باید 12 سال صبر می‌کرد.

سال 85 امیریوسفی «آتشکار» را ساخت. قصه ی کارگر کارخانه ذوب آهن که تصمیم می‌گیرد برای جلوگیری از بچه‌دار شدن وازکتومی کند. کاری که روح پدرش با آن مخالف است. درسال 2009 این فیلم جایزه نوآوری در سینما را از بخش اصلی جشنواره مونترال کانادا دریافت کرد ولی علیرغم داشتن پروانه نمایش تا سال 89 نتوانست اکران شود و وقتی هم شد اکرانی محدود، بدون اجازه تبلیغات و همزمان با شروع جشنواره فیلم فجر داشت.

بعد از آن امیریوسفی فیلم مستند «خانه من» را ساخت که برنده جایزه مستند برتر سال 1390 شد، مستند بلند «کهریزک، چهارنگاه» را نیز به طور گروهی کارگردانی و تهیه کرد و درجشنواره فجر 1390 اپیزود «هملت در کهریزک» ساخته امیریوسفی برنده جایزه بهترین تدوین و کاندیدای بهترین کارگردانی مستند شد.

سال 91 محسن امیریوسفی توانست بالاخره پروانه ساخت سومین فیلمش «آشغال‌های دوست‌داشتنی» را بگیرد. فیلمی که به خاطر گرفتن پروانه ساختش دچار گرفتگی عروق مغزی و بستری شدن در بیمارستان شده بود. روند دریافت پروانه ساخت این فیلم یک سال و نیم طول کشید تا امیریوسفی بتواند قصه ی زنی را تصویر کند که مجبور می‌شود یک شب از خانواده‌اش برای حل مشکلی کمک بگیرد. قصه‌ای که روایتش چه به لحاظ محتوا و چه فرم، در سینمای ایران سابقه نداشته است و ساخت آن نزدیک به دوسال زمان برد. فیلم در نمایش‌های خصوصی مورد تحسین قرار گرفت و در تنها نمایش محدود سالن وزارت ارشاد برای گروهی از اهالی مطبوعات، با امتیاز بسیار بالایی در همه زمینه‌های هنری، تکنیکی و محتوایی روبه‌رو شد ولی مشکل اکران این فیلم تا کنون حل نشده است.