Уоннелл и Джеймс Ван вместе придумали и разработали идею фильма "Пила: игра на выживание", который в 2004 году выпустила студия Lionsgate. Уоннелл написал сценарий и сыграл одну из главных ролей. Также он написал сценарий сиквелов двух сиквелов и сам снялся в третьем фильме. Он выступил исполнительным продюсером всех картин этой франшизы и творческим консультантом одноименной компьютерной игры. В 2010 году франшиза ПИЛА была признана самой успешной серией фильмов ужасов. Этот факт отмечен в «Книге рекордов Гиннесса».
Уоннелл выступил соавтором франшизы АСТРАЛ, премьера первого фильма которой состоялась на кинофестивале в Торонто. Сценарист сам сыграл одну из ролей второго плана. Роли в фильме также получили Патрик Уилсон, Роуз Бирн, Барбара Херши и Лин Шэй. Sony и FilmDistrict выпустили картину в апреле 2011 года; фильм стал одним из кассовых хитов года. В 2013 году Уоннелл написал сценарий сиквела, а режиссёрское кресло на съёмках фильма "Астрал: Глава 2" занял Джеймс Ван. Только за стартовый уикенд картина собрала в широком прокате более $40 млн. Третий фильм франшизы стал его режиссёрским дебютом.
Уоннелл снимался в фильмах "Матрица: Перезагрузка" братьев Вачовски; "Смертный приговор Джеймса Вана; "Одержимая" Малика Байдера; "Прости" Тома Антона; и в австралийской картине "Вымирающая порода", премьера которой состоялась на кинофестивале в Трайбеке. Кроме того, Уоннелл озвучил одного из персонажей анимационного фильма Зака Снайдера "легенды ночных стражей". В 2017 году актёра можно было увидеть в фильме Шона Картера "Взлом" с Беллой Торн и Натали Мартинес.
В 2014 году Уоннелл появился в австралийском фильме МУЛ и в чёрной комедии "Заразы", сценарий которой он написал вместе с Иэном Бреннаном (сериал «Лузеры»). Главные роли в фильме "Заразы" сыграли Элайджа Вуд и Рэйн Уилсон; премьера состоялась на кинофестивале в Сандэнсе. Уоннелл написал сценарии фильма ужасов студии Universal "Мертвая тишина" и короткометражной комедии «Собачий рай», в которой сыграл главную роль. Сейчас сценарист работает над фантастической историей под названием «Стэм» [Stem].
В 2015 году на Международном кинофестивале в Палм-Спрингс таблоид Variety включил имя Уоннелла в список «10 режиссёров, за творчеством которых стоит следить». В 2004 году Уоннелл получил премию Грега Теппера за исключительные достижения в кинематографе. Награду ежегодно вручают особо отличившемуся австралийскому кинематографисту.
