El seu treball sobri i la seva fotogènia serena es combinaren amb una gran riquesa de registres expressius. Cal esmentar-ne els films Intermezzo (1936), Dr. Jekill and Mr. Hyde (1941), Casablanca (1942), Gaslight (Oscar a la millor actriu estrangera, 1943), Notorious (1946) i Joan of Arc (1948). Treballà amb Roberto Rossellini a Stromboli terra di Dio (1949) i a Europa 51 (1952), i amb Jean Renoir a Elena et les hommes (1956). Amb Anastasia (1956) obtingué el segon Oscar. Aimez-vous Brahms? (1961), Cactus Flower (1969), Murder on the Orient-Express (1974) i Höstsonaten (‘Sonata de tardor’, 1978) d’I. Bergman són algunes de les seves darreres pel·lícules. L’any 1979 publicà unes memòries: My Story.