Nachdem O'Toole auch auf Londoner Bühnen überzeugen konnte, so 1959 im Londoner Westend mit "The Long and the Short and the Tall", erhielt der attraktive Schauspieler auch Filmangebote. Seine ersten Kinoauftritte hatte er Nicolas Rays "Im Land der langen Schatten" (1960, The Savage Innocents) an der Seite von Anthony Quinn und in Robert Stevensons "Entführt – Die Abenteuer des David Balfour" (1960, Kidnapped) neben James MacArthur und Peter Finch. Doch dann gab ihm Regisseur David Lean 1962 die große Chance: In der Titelrolle des Monumental-Epos "Lawrence von Arabien"¹⁾ (Lawrence of Arabia²⁾) avancierte Peter O'Toole als tragischer Held über Nacht zum internationalen Superstar und konnte sich vor Filmangeboten kaum noch retten. Für die beeindruckend gespielte Rolle des britischen Offiziers und Abenteurers Thomas E. Lawrence²⁾ (1888 – 1935), der die Araber in ihrem Freiheitskampf unterstützt, erhielt O'Toole seine erste von insgesamt sieben Oscar-Nominierungen.
In den folgenden Jahren stellte er sowohl in dramatischen Rollen als auch in Komödien seine Vielseitigkeit unter Beweis: Als König "Heinrich II." spielte er 1963 den Widersacher von Richard Burton alias Thomas Becket in "Becket"; die Rolle brachte ihm eine weitere Oscar-Nominierung ein. In Richard Brooks Joseph-Conrad-Adaption "Lord Jim"¹⁾ verkörperte er 1964 die Titelrolle eines Seeoffiziers, der wegen seiner Feigheit aus der Handelsmarine ausgeschlossen wird und zeigte einmal mehr seine enorme Wandlungsfähigkeit. In der Komödie "Was gibt's Neues, Pussycat?"¹⁾ (What's New, Pussycat?²⁾) von Richard Donners agierte er 1965 an der Seite von Peter Sellers und Romy Schneider und ein Jahr später neben Audrey Hepburn in William Wylers bezaubernden Gaunerkomödie "Wie klaut man eine Million" (How to Steal a Million).
  

Nach einem gesundheitlichen und künstlerischen Tief Ende der 70er Jahre wuchs O'Tooles Popularität in den 80ern wieder an, wie unter anderem mit der Liebeskomödie "Der Professor oder Wie ich meine Frau wiedererweckte"²⁾ (1985, Creator). Absolut brillant war O'Toole vor allem 1987 als Privatlehrer des jungen chinesischen Kaisers in Bernardo Bertoluccis Oscar-geehrtem Meisterwerk "Der letzte Kaiser"¹⁾ (The Last Emperor²⁾). Als englischer Lehrer Reginald Fleming "R.J." Johnston, der den letzten chinesischen Imperator Pu Yi²⁾ (1906 – 1967) unterrichtet, spielte er hier wieder die Rolle, die er am besten beherrschte, den britischen Gentleman mit Charakterkopf. Aber auch seine selbstironische Darstellung eines alternden, alkoholabhängigen Kinohelden in der Komödie "Ein Draufgänger in New York"¹⁾ (1982, My Favorite Year) begeisterte die Zuschauer.
Die 90er zeigen die Hollywood-Legende mit prägnanten Rollen in Filmen wie "King Ralph"²⁾ (1991), "Gullivers Reisen"²⁾ (1996, Gulliver's Travels; TV) oder "Phantoms"²⁾ (1998). Mit Beginn des neuen Jahrtausends agierte der Schauspieler beispielweise als Paul von Hindenburg in der zweiteiligen TV-Biografie "Hitler – Aufstieg des Bösen"²⁾ (2003, Hitler   The Rise of Evil) und auch die deutschen Fernsehzuschauer konnten den Star in  jüngerer Zeit auf dem Bildschirm erleben: In dem Historienepos "Mein Vater, der Kaiser"¹⁾ (2003, Imperium: Augustus²⁾) begeisterte er Anfang 2004 einmal mehr als alternder Kaiser Augustus (den jungen Augustus spielte der Deutsch-Kanadier Benjamin Sadler), der als Gründer des römischen Kaiserreichs in die Geschichte einging. Die Geschichte wurde aus dem Blickwinkel der Tochter Julia zu erzählen, die ihr persönliches Glück immer wieder den politischen Schachzügen ihres Vaters unterordnen musste. In Wolfgang Petersens Historienabenteuer "Troja"²⁾ (2004) mit Brad Pitt war Peter O'Toole ebenfalls mit von der Partie und mimte den König Priamos.
Seine bislang letzte Oscar-Nominierung erhielt O’Toole 2007 für Roger Michells Tragikomödie "Venus" in dem er als wenig erfolgreicher Londoner Schauspielveteran zu sehen ist, der durch die Bekanntschaft mit einer ziellosen 19-Jährigen (gespielt von Jodie Whittaker) aus seiner Lethargie gerissen wird. 2003 erhielt er den Ehrenoscar für sein Lebenswerk. (Quelle: Wikipedia)
 
In den letzten Jahren stand der Hollywood-Veteran als Herzog von Rudling in "Lassie kehrt zurück"²⁾ (2005) sowie als Lord of Stormhold für den Fantasyfilm "Der Sternwanderer"²⁾ (2006, Stardust) vor der Kamera. Gerade abgedreht hatte er auch das Bibel-Epos "One Night with the King"²⁾ (2006, Eine Nacht mit dem König) sowie den Film "The Christmas Cottage" (2007) über den amerikanischen Maler Thomas Kinkade²⁾ (geb. 1958), der von Jared Padalecki dargestellt wird, Peter O'Toole spielt darin Kinkades Mentor Glen Weissler; Kinostart in den USA war der 30. November 2007. In der hochkarätig besetzten historischen Fernsehserie "The Tudors"¹⁾ (Die Tudors) verkörperte er ab der 2. Staffel den Papst Paul III ²⁾ (1468 – 1549); in Deutschland wurde die Serie seit 7. Juni 2008 auf ProSieben ausgestrahlt. Vor der Kinokamera agierte die Leinwandlegende in "Dean Spanley" (2008), einer von Neuseeland-Regisseur Toa Fraser witzig inszenierten Komödie, die in England Anfang des 20. Jahrhunderts zur Zeit König Edwards angesiedelt ist und eine Vater-Sohn-Beziehung thematisiert. O'Toole brilliert hier als scheinbar emotionsloser, stets nörgelnder Vater Fisk Senior, der seinem pflichtbewussten Sohn (Jeremy Northam) das Leben schwer macht.
Fertiggestellt ist Michael Mandells futuristischen Thriller "Eager to Die" (Rolle: Lord Pelican); Kinostart in den USA war der 4. Juli 2010. Eine weitere aktuelle Arbeit ist der Historienfilm über das Leben der heiligen Katharina von Alexandrien²⁾ ("Katherine of Alexandria" von Ilyas Kaduji und Michael Redwood), mit Nicole Madjarov in der Titelrolle und O'Toole als Mönch St. Gallus. In der Produktionsphase befindet sich außerdem James Foleys Bibel-Drama "Mary Mother of Christ", in dem er – neben Camilla Belle als Maria, Al Pacino als König Herodes und Diogo Morgado als Josef – in die Maske des Propheten Simeon²⁾ schlüpft; als Kinostart wird 2011 genannt. Ebenfalls 2011 soll in den USA das Historien-Epos "Cristiada" von Regisseur Dean Wright an den Start gehen, thematisiert wird der Aufstand der Katholiken gegen die freimaurerische Christenverfolgung in Mexiko in den Jahren 1926 bis 1929, bekannt als sogenannter "Cristero-Aufstand"²⁾. Neben Stars wie Eva Longoria, Oscar Isaac oder Andy Garcia wird O'Toole hier als Pater Christopher zu sehen sein.
Aktuell ging durch die Presse, dass die Hollywood-Legende eine Hauptrolle in Dustin Hofmanns Regiedebüt "Quartet" übernommen habe. Die Dreharbeiten begannen am 12. September 2011 in London, der Streifen basiert auf dem Dokumentarfilm "Il Bacio di Tosca"²⁾ des Schweizer Regisseurs Daniel Schmid aus dem Jahr 1984 und handelt von einem Altenheim für ehemalige Opernsänger und Musiker. Die Seniorenresidenz "Casa di Riposo per Musicisti" in Mailand wurde von Giuseppe Verdi gegründet. Für den Kinofilm wird sie nach Großbritannien verlegt: "Ich habe den Dokumentarfilm geliebt. Es ist eine rührende Geschichte und ich finde es toll, dass jemand mit einer so großen Schauspielerfahrung wie Dustin Hoffman dabei nun Regie führt", sagte Co-Produzent Marc Schmidheiny. Die Dreharbeiten für "Quartet" sind auf sechs Wochen angesetzt. Hollywood-Legende Peter O'Toole übernimmt die Hauptrolle, während Hoffman selbst nicht zu sehen sein wird. Er wolle sich voll und ganz auf sein Regie-Debüt konzentrieren, erklärte Schmidheiny. Der Film soll im Sommer 2012 in die deutschen Kinos kommen.³⁾