Il découvre le cinéma abstrait de l'avant-garde allemande en 1920 à Francfort et abandonne son métier de facteur d'orgues pour se livrer à des expériences au moyen d'un appareil qu'il a conçu pour animer de la cire. Fixé à Munich, il réalise ainsi Wax Experiments (1921-1923) et, associé à Louis (Julius) Seel, il produit des courts métrages sous le titre général de Recueil d'images munichoises (Münchener Bilderbogen, 1922), série pour laquelle il réalise six petits films d'animation. À la même époque, il anime les matériaux les plus divers dans une demi-douzaine de films expérimentaux et commence sa fameuse série d'Études (Studie 1/13, 1929-1934) fondées sur la recherche de « rythmes coloriés », contrepoints de compositions de Brahms, Verdi, Mozart, Rubinstein, Beethoven... Établi à Berlin depuis 1927, il parvient à faire fonctionner un studio indépendant, où il réalise l'animation de fascinantes silhouettes dans Construction spirituelle (Seelische Konstruktionen, 1927) et dans lequel il emploie notamment son frère Hans (1909-1944), qui réalisera ultérieurement un film d'animation (Danse des couleurs Tanz der Farben, 1938). Le studio travaille aux effets spéciaux de certains films (la Femme sur la Lune, F. Lang, 1929) et à divers films de commande, notamment publicitaires (dont un, très populaire : Muratti attaque Muratti greift in, 1934). Oskar Fischinger fait des recherches sur la couleur, sur le son optique, met au point avec Béla Gaspar le procédé Gasparcolor (dès 1933) et réalise en 1934 Composition en bleu (Komposition in Blau). Bien que méconnue, la période allemande de sa carrière d'expérimentateur infatigable a une grande importance historique. Contemporain du Bauhaus, de Walter Ruttmann et Hans Richter, il a eu une grande influence par ses recherches plastiques et sonores, en particulier sur Norman McLaren. Émigré aux États-Unis en 1936, il essuie quelques échecs dans sa collaboration avec Hollywood et avec les fondations privées. Bien que non reconnue par son auteur, une séquence du Fantasia de Disney provient de ses travaux, ainsi qu'une autre, dans Pinocchio (1939-1940). Il réalise plusieurs films expérimentaux importants : An Optical Poem (1938), Allegretto (1936-1940), Radio Dynamics (1942), Motion Painting 1 (1947). Il fréquente l'avant-garde américaine (Maya Deren, Kenneth Anger, John Cage, Edgar Varèse...), fait de nouvelles expériences sur le son (Stereo Film, 1953) et sur la télévision ; il conseille de nombreux jeunes chercheurs, fait des films publicitaires... En 1961, il abandonne le cinéma, laissant Motion Painting 2 inachevé, et se consacre à la peinture.
