2004年，德尼羅參與演出的另一部影片是以18世紀西班牙殖民統治下的秘魯為背景的《聖路易斯大橋》。它改編自托恩頓．．懷爾德的普利策獎獲獎小說，講述的是一名牧師通過調查橋毀人亡的災難而揭開宗教陰謀的故事。德尼羅在片中飾演秘魯大主教，這也是他繼《真正的懺悔》和《沉睡者》之後第三次出演神職人員。盡管集合了加布裏埃爾·拜恩、凱茜·貝茨、吉拉爾汀·卓別林、默瑞·亞伯拉罕以及德尼羅的老朋友哈維·凱特爾等一批演技派明星，但該片卻不是一部能引起觀眾或影評界關注的電影，實際上，它隻是在西班牙公開上映，而根本沒有進入美國的任何一家影院。
早在被查出患有癌症之前，德尼羅就接到了《捉迷藏》的劇本，他的第一感覺是劇本送錯了地方。劇本中的男主角戴維是一個年紀最多不超過40歲的單身父親，在他的妻子神秘自殺之後，他帶著年僅8歲的女兒艾米莉搬到了紐約北部的一個被森林環繞、人煙稀少的小鎮裏，試圖以此來忘記傷痛。然而不久他就發現艾米莉變得神情遊離，魂不守舍，成天和一個幻想出來的查理玩捉迷藏的遊戲。隨著時間流逝，這個查理似乎慢慢地介入了他們的生活，開始變得真實起來，而一連串的奇異死亡事件也接二連三地發生，戴維猛然意識到災難的臨近，他必須采取行動，保護女兒，保護自己。
年齡成為德尼羅接演這部影片的一大障礙，年過六旬的他已沒有勇氣去扮演一個比他年輕許多的角色，這種障礙與技巧無關，主要來自於心理。他已經習慣了扮演年齡相仿甚至比他年長的角色，否則，即使他演得再像，他也擔心會成為人們攻擊的對象。但是，令他欲罷不能的是他還從未有機會去塑造一個家庭破碎後努力維持的父親形象。雖然自己的父親已經去世十多年，但他仍經常會夢見他，那段父子關係成為他心頭永遠抹不掉的記憶。正是出於這種考慮，德尼羅給該片的製片人巴裏·約瑟夫森打去電話，要求對劇本進行修改，在保持原有的懸疑和驚悚成分的同時，增加對父女關係的描寫，同時希望把男主角的年齡定成50歲上下，並且找一個十多歲的女孩來飾演他的女兒。
由於德尼羅確定要演這部電影，導演約翰·波爾森很快就敲定了其他的演員人選，11歲的童星達科塔·範寧將出演艾米莉，伊麗莎白·休和芬克·簡森分別扮演戴維的戀人和兒童心理學家。
“我清楚地記得他第一天出現在片場時的情形，當他走進來時，所有人都發出了一聲驚歎，”伊麗莎白·休說，“沒有人大聲說話，因為他們早已準備好迎接他的到來。當時，我的心怦怦在跳，我想，‘上帝，人們為什麼會有如此反應？他不就是一個演員嗎？他來這裏不就是要和我們一起工作嗎？’可是，我越這麼想，心就跳得越快，我這才意識到這也許是我唯一一次能和德尼羅合作的機會，我無法控製我內心的激動。”對於導演波爾森來說，開機後的一周簡直是一場噩夢。“隻要德尼羅在場，我就幾乎無法工作，包括我在內，現場的每一個人都在關注著他的一舉一動，全然忘記了我們是在拍一部電影，而德尼羅似乎也很享受這一點，”他說，“最終，我迫使自己調整了心態，讓大家把注意力集中到工作上來。我不得不承認德尼羅是一位偉大的演員，但在拍攝現場，他必須聽從我的指揮。”《捉迷藏》於2005年1月28日首映，為了確保影片的結尾不提前泄露，20世紀福克斯公司破天荒地分兩次將拷貝送往影院，他們扣下了最後一本膠片，直到放映前最後一刻才派專人送進放映室。此舉令公司多破費了數百萬美元，但事實證明他們這樣做是值得的，該片首映第一周就創下了2200~‘美元的票房佳績。影評界認為，德尼羅的表演並沒有什麼驚人之處，他隻是在恐怖片這個新領域裏吃老本而已，不過，該片在票房上的表現卻足以讓他沾沾自喜，因為與他同時代的演員中已沒有人能做到像他一樣靠老品牌吸引新觀眾的了。