Zum Film kam Balthoff erst nach Ende des 2. Weltkrieges und gab sein Leinwanddebüt mit der Rolle des verfolgten jüdischen Schauspielers Kurt Bernstein in Kurt Maetzigs DEFA-Drama "Ehe im Schatten"¹⁾ (1947), neben Paul Klinger und Ilse Steppat in den Hauptrollen. Der Film lehnte sich an das Schicksal des Schauspielers Joachim Gottschalks²⁾ (1904 – 1941) an, der unter dem Druck des Nazi-Regimes mit seiner jüdischen Frau und seinem Sohn am 6. November 1941 den Freitod gewählt hatte.
Balthoffs Domäne waren Außenseiter, Sonderlinge und verschrobene Typen, die er in weiteren DEFA-Streifen, aber auch später im bundesdeutschen Nachkriegskino sowie Fernsehen brillant verkörperte. 1947 sah man ihn in der Büchner-Adaption "Wozzeck"¹⁾, 1949 folgte Slátan Dudows "Unser täglich Brot"¹⁾ und die Rolle des Ingenieurs Bergstetter. In den 1950ern agierte Balthoff mit Nebenrollen in verschiedensten Kinoproduktionen wie beispielsweise in dem Erfolgsstreifen "Die Trapp-Familie"¹⁾ (1956) oder der musikalischen Komödie "Siebenmal in der Woche"¹⁾ (1957). Als Privatdetektiv zeigte er sich in dem Melodram "Gestehen Sie, Dr. Corda!" (1958), als Ballard in der abenteuerlichen Traven-Verfilmung "Das Totenschiff" (1959, mit Mario Adorf und Horst Buchholz) oder als Wilhelm Hansen in dem Krimi "Unter Ausschluss der Öffentlichkeit"³⁾ (1961).
Seit den 1960er Jahren wirkte Balthoff auch in verschiedensten Fernsehproduktionen mit, übernahm beispielsweise 1962 die Titelrolle in "Tevya und seine Töchter", war im gleichen Jahr der Henry Thayer in "Der Rosenstock", spielte 1967 in "Jacobowsky und der Oberst" einen "tragischen Herrn" oder war 1970 in der Serie "Alle Hunde lieben Theobald" zu sehen. 1972 verkörperte er in der kurzlebigen Fernsehserie "Hauptbahnhof München" die Hauptperson eines pensionierten Inspektors.⁴⁾
Mit seiner markanten Stimme, die teils quengelnd, teils brüchig sentimental klang, arbeitete Balthoff auch für den Hörfunk und machte sich als Synchronsprecher einen Namen. Er lieh beispielsweise dem französischen Komiker Fernandel in drei der fünf "Don-Camillo"-Filme seine Stimme, außerdem synchronisierte er unter anderem Peter Lorre in "20.000 Meilen unter dem Meer", Peter Ustinov in "Quo Vadis" und Edward G. Robinson in "Cincinatti Kid".
 
1987 ließ sich Alfred Balthoff in Wien nieder, wo er am 8. März 1989 mit 83 Jahren an Herzversagen starb; seine letzte Ruhestätte fand er auf dem Friedhof in Mödling bei Wien.