Con Brute Force (1947) de Jules Dassin y El abrazo de la muerte (1949) de Siodmark se afianza como héroe de películas underground. Después interpretó El halcón y la flecha (1950), dirigida por Jacques Tourneur, donde se pudieron apreciar sus dotes acrobáticas. Encarnó el papel de aventurero en Apache(1954) y en Veracruz (1954), ambas de Robert Aldrich, el de un ex-alcohólico en Come back, little Sheba (Vuelve, pequeña Sheba, 1952, Daniel Mann) y el del sargento Warden en De aquí a la eternidad(1953, Fred Zinnemann). 

Dirigió El hombre de Kentucky, 1955. A continuación participa en una serie de películas como El farsante(1956, Joseph Anthony), Duelo de titanes (1956, John Sturges), Mesas separadas (1958, D. Mann),El discípulo del diablo (1959, Guy Hamilton),Sin perdón (1960) de John Huston, y El fuego y lapalabra (1960) de Richard Brooks, interpretación esta que le dio el Oscar al mejor actor. 

Viaja a Italia donde Luchino Visconti le ofreció el papel del príncipe siciliano en El gatopardo (1963). Con 50 años trabaja con directores más jóvenes como Frankenheimer, Sydney Pollack (Camino de venganza, 1968), Frank Perry (El nadador, 1968) y Michael Winner (En nombre de la ley, 1971), películas en las que actuaba de productor o coproductor. Otras actuaciones destacadas son, Confidencias(1975) con Visconti; Novecento (1976) con Bernardo Bertolucci; Clave: Omega (1983) de Sam Peckinpah, en el papel de presidente de la CIA, y Un tipo genial (1983) de Bill Forsyth. 

Se casó en tres ocasiones, la primera con June Ernst en 1935 de la que se divorció en 1946 para casarse con la actriz Norma Anderson ese mismo año. En 1969 se divorciaron y en 1991 contrajo matrimonio por última vez con la productora de televisión Susan Martin. 

Según el director de cine el argentino-brasileño Héctor Babenco, quiso interpretar el papel del preso homosexual "Molina" en la película "El beso de la mujer araña" para poder asumir su nunca revelada opción sexual. Se entusiasmó con su proyecto de llevar al cine la obra del escritor argentino Manuel Puigsobre un prisionero político que comparte la celda con un homosexual en una cárcel de una dictadura latinoamericana. Interesado en interpretar el papel del preso homosexual, ayudó a los productores a desarrollar el proyecto pero a última hora, aquejado por problemas de salud, desistió de la idea. 

Burt Lancaster falleció en Los Ángeles, California, el 20 de octubre de 1994.