Von da an haftete ihm der Bösewicht, der sadistische Widerling an, der die Frauen zugleich verzückt und ins Unglück stürzt. Und doch war genau diese Mischung aus Sex-Appeal und Brutalität Masons Erfolgsrezept. Während und nach dem Zweiten Weltkrieg war Mason vor allem durch Hauptrollen in Melodramen beliebt. Seine wahren darstellerischen Fähigkeiten zeigte der als brutaler Liebhaber abgestempelte Schauspieler 1946 in Carol Reeds Film "Ausgestoßen" (Odd Man Out), in dem er einen IRA-Kämpfer auf der Flucht verkörperte. Nach seinem öffentlichen Streit mit Verantwortlichen der britischen Filmindustrie wagte Mason den Sprung nach Hollywood. Dort arbeitete er mit so renommierten Regisseuren wie Max Ophüls (1949, Schweigegeld für Liebesbriefe/The Reckless Moment) und Vincente Minnelli (1949, Madame Bovary) zusammen. Da sich Mason jedoch auch in den USA nicht mit seiner Kritik am Showbusiness zurückhielt, blieb ihm der wirkliche Starruhm weiter versagt. Erst in den 50er Jahren konnte der Schauspieler seine Karriere ausbauen, mimte unter anderem den Brutus in Joseph L. Mankiewicz' Historiendrama "Julius Caesar"¹⁾ (1953, Julius Caesar²⁾) und den genial-verrückten Kapitän Nemo in Richard Fleischers zweistündigen, opulenten Jules Verne-Adaption, "20 000 Meilen unter dem Meer"³⁾ (1954, 20.000 Leagues Under the Sea), der seine Gäste Professor Arronax (Paul Lukas), dessen Assistent (Peter Lorre) und den Harpunier Ned (Kirk Douglas) bald als Gefangene betrachtet. 
Zwei Mal verkörperte er den General Erwin Rommel, in "Rommel, der Wüstenfuchs"²⁾ (1951, The Desert Fox) und in "Die Wüstenratten" (1953, The Desert Rats). In George Cukors "Ein neuer Stern am Himmel"¹⁾ (1954, A Star is Born²⁾) war er der alkoholkranke Leinwandstar Norman Maine, der der jungen Esther Blodgett (Judy Garland) zu Filmruhm verhilft, sie heiratet, mit dem eigenen Niedergang seiner Karriere jedoch nicht fertig wird, Stück für Stück von seiner Alkoholsucht zerstört wird und schließlich den Freitod wählt. Für die herausragende Leistung wurden sowohl James Mason als auch Judy Garland mit einem "Golden Globe" ausgezeichnet und Mason erhielt seine erste Oscar-Nominierung als "Bester Hauptdarsteller". In dem meisterlichen Hitchcock-Thriller "Der unsichtbare Dritte"¹⁾ (1959, North by Northwest²⁾) überzeugte Mason neben Cary Grant und Eva Marie Saint als feindlicher Agent Phillip Vandamm, in Henry Levins Jules Verne-Verfilmung "Die Reise zum Mittelpunkt der Erde"¹⁾ (1959, Journey to the Center of the Earth²⁾) sah man den Schauspieler als Edinburgher Geologie-Professor Oliver Lindenbrook, der mit seinen Gefährten zu einer gewagten Expedition zum Mittelpunkt der Erde aufbricht.
 
Mit der Rollenauswahl tat er sich Mason oft schwer und bemängelte, er bekomme zu wenig Angebote, die ihm wirklich gerecht würden. Inzwischen reizte ihn weniger der Schurkenpart als die Rolle des seriösen Herrn, dem es an psychischen Deformationen oft nicht fehlte. 1962 zog James Mason in die Schweiz um und wandte sich unter anderem dem französischen Film zu. Seiner rauchig-sonoren Stimme wegen war er auch als Synchronsprecher gefragt. Mit seiner Darstellung eines Mittfünfzigers, der in Stanley Kubricks "Lolita"¹⁾ (1961, Lolita²⁾) einer 15-Jährigen verfallen ist, etablierte sich der Mime endlich auch international. In den folgenden Jahren gehörte Mason zu den meistbeschäftigten Schauspielern der Branche und pendelte zwischen Broadway-Inszenierungen und Filmverpflichtungen hin und her.
Anthony Manns Historienspektakel "Der Untergang des Römischen Reiches"²⁾ (1964, The Fall of the Roman Empire" zeigt Mason in der Rolle des gelehrten christlichen Griechen Timonides, in dem von dem englischen Regisseur John Guillermin in Szene gesetzten Kriegsfilm "Der blaue Max"²⁾ (1966, The Blue Max) schlüpfte er in die Maske des Generals Baron von Klugermann. Für seine Figur des James Leamington in Silvio Narizzanos Komödie "Georgy Girl"²⁾ (1966) erhielt er als "Bester Nebendarsteller" seine zweite Oscar-Nominierung, nach weiteren prägnanten Rollen besetzte ihn Sam Peckinpah neben James Coburn und Maximilian Schell in "Steiner – Das Eiserne Kreuz"²⁾ (1977, Cross of Iron) als Oberst Brandt, im gleichen Jahr wirkte Mason in Warren Beattys "Der Himmel soll warten"²⁾ (Heaven Can Wait) als "himmlischer Begleiter" Mr. Jordan mit. Eine schöne Rolle war auch die des Dr. Watson in der Arthur Conan Doyle-Verfilmung "Sherlock Holmes – Mord an der Themse"²⁾ (1979, Murder by Decree) neben Christopher Plummer als Sherlock Holmes, für seine Darstellung des korrupten Anwalts Ed Concannon in Sidney Lumets "The Verdict – Die Wahrheit und nichts als die Wahrheit"²⁾ (1982) erhielt Mason seine dritte Oscar-Nominierung. Zu Masons letzten Arbeiten für das Kino zählen der Actionstreifen "Sprengkommando Atlantik"²⁾ (1979, North Sea Hijack) und das Drama "Die Verschwörung von Assisi" (1984, The Assisi Underground), dessen Premiere er nicht mehr erlebte. 1984 stand er das letzte Mal vor der Kamera und spielte als "Dr. Fischer aus Genf" (Dr. Fischer of Geneva) in dem gleichnamigen TV-Stück nach einem Roman von Graham Greene eine seiner beeindruckendsten Rollen.
 
Eine geheimnisvolle Aura wurde dem britischen Charakterdarsteller Mason gerne nachgesagt, die sowohl über seine angenehme äußere Erscheinung als auch über eine grüblerische, introvertierte Art definiert wurde. Das Kinopublikum wählte ihn jahrelang zu einem der bestaussehendsten Filmstars und liebte ihn als schurkenhaften Helden mit romantischer Ausstrahlung.
James Mason verstarb am 27. Juli 1984, kurz nach seinem 75. Geburtstag, in Lausanne (Schweiz). In erster Ehe war der Schauspieler seit 1941 mit der Schauspielerin Pamela Ostrer⁴⁾ (1916 – 1996) verheiratet, trotz zweier gemeinsamer Kinder, der Tochter Portland Mason (1948 – 2004) und dem Sohn Morgan Mason (geb. 1955) erfolgte 1964 die Scheidung; Portland Mason wurde ebenfalls Schauspielerin, Morgan Mason⁴⁾, Schauspieler und Filmproduzent, machte Anfang der 1980er Jahre auch eine Karriere als Politiker. Am 8. August 1971 ehelichte  James Mason die Schauspielerin Clarissa Kaye⁴⁾ (1931 – 1994), die bis zum Tod des Hollywoodstars an dessen Seite war.