Из документальных работ Ланцмана наиболее известен фильм «Шоа» - девятичасовая лента о нацистских лагерях смерти, над которой он начал работать в 1974 и которую выпустил в 1985. Документальный фильм, рассказывающий о массовом истреблении евреев Европы в нацистских концлагерях и о тех, кто участвовал в этом преступлении. Фильм, не использующий письменных и фотографических документов, а опирающийся исключительно на непосредственные свидетельства живых лиц, включая нацистов и тех, кто их поддерживал, стал мировым общественным событием и уникальным кинофактом. Он вызвал широкий отклик во многих странах и породил гигантскую литературу о Холокосте, проблеме свидетельства и фигуре свидетеля (сложную, болезненную тему «выживших» глубоко разрабатывал Примо Леви). «Шоа» был удостоен премий кинофестивалей в Берлине и Роттердаме, премии «Цезарь» на Фестивале европейского кино (Франция), премий Британской академии кино, Международной ассоциации кинодокументалистов, Общества кинокритиков Нью-Йорка, Бостона, Канзас-сити, Лос-Анджелеса, Национального общества кинокритиков США. Фильм получил продолжение в следующих лентах Ланцмана - фильмах «Живой и уходящий» (1997, о лагерях Аушвиц и Терезиенштадт) и «Собибор, 14 октября 1943 года, 16 часов» (2001, о восстании в нацистском концлагере Собибор; фильм был представлен во внеконкурсном показе на Каннском кинофестивале того же года).