En 1954, alors adolescent, il est figurant dans Les Diaboliques d'Henri-Georges Clouzot.

Par la suite, devenu un chanteur vedette, il entame une carrière cinématographique comparable à celle d'Elvis en apparaissant dans des films qui jouent sur son image d'« idole des jeunes », comme Les Parisiennes, Cherchez l'idole, ou D'où viens-tu Johnny ?.

Déçu par ses débuts comme acteur, il commente par la suite : « on ne me confiait que des merdes ». C'est en Italie en 1969, qu'il trouve son premier rôle inattendu en étant le héros d'un western spaghetti, Le Spécialiste, réalisé par Sergio Corbucci.

L'année suivante on le remarque dans Point de chute, film policier de et avec Robert Hossein. Malgré ces diverses tentatives, Johnny Hallyday peine à s'imposer au cinéma, où il ne parvient pas à s'éloigner de son image de chanteur.

En 1972, il apparaît dans son propre rôle dans le film de Claude Lelouch L'aventure c'est l'aventure, où il organise son enlèvement à des fins publicitaires. Il interprète également la chanson titre du film.

Il cesse ensuite de tourner pendant plus de dix ans, si l'on excepte quelques apparitions, [...], notamment dans la comédie, Le jour se lève et les conneries commencent.

Il retrouve le cinéma en 1985, partageant l'affiche avec Nathalie Baye et Claude Brasseur, dans Détective, un film de Jean-Luc Godard, présenté au festival de Cannes. Son interprétation, appréciée par la critique, lui permet d'obtenir une certaine reconnaissance comme acteur.

Costa-Gavras emboîte le pas de Godard, en 1986, avec Conseil de famille.

Mais ces deux succès d'estime sont suivis par une série de déceptions. En 1987, Johnny Hallyday est la vedette de Terminus, un film de science-fiction à la Mad Max 2 qui connaît un gros échec commercial.

En 1989, il tient le rôle-titre de la série télévisée policière David Lansky, dont quatre épisodes sont diffusés sur Antenne 2, sans convaincre durablement les téléspectateurs.

En 1992, la comédie policière La Gamine, dans laquelle il donne la réplique à la jeune Maïwenn, ne séduit pas non plus le public.

Après ces déconvenues, il espace à nouveau sa présence sur les écrans et ne revient au cinéma qu'en 1999 avec Pourquoi pas moi ? de Stéphane Giusti.

L'année suivante, aux côtés de Sandrine Kiberlain, il incarne un rockeur has-been dans Love me de Laetitia Masson.

En 2003, il interprète un gangster usé et vieillissant dans L'Homme du train, un film de Patrice Leconte dont il partage la vedette avec Jean Rochefort. Sa prestation dans ce dernier film, saluée par la critique, lui vaut le Prix Jean-Gabin.

En 2004, dans le film Wanted (ils vont braquer l'Amérique) de Brad Mirman, il joue le rôle d'un petit truand raté, aux côtés de Renaud, Richard Borhinger, Gérard Depardieu et Harvey Keitel.

Dans le film Jean-Philippe (2006), réalisé par Laurent Tuel, il incarne Jean-Philippe Smet, qui, dans un univers parallèle, n'est pas parvenu à devenir une vedette et qu'un fan, interprété par Fabrice Luchini, va convaincre de rattraper son destin à 60 ans passés.

En 2009, il fait une incursion dans le cinéma asiatique en interprétant le rôle principal du polar hong-kongais Vengeance, réalisé par Johnnie To, ce qu'il considère comme une « consécration ».

En 2011, il effectue ses débuts au théâtre dans Le Paradis sur terre de Tennessee Williams, avec Audrey Dana et Julien Cottereau comme partenaires, sur une mise en scène de Bernard Murat. Les représentations se déroulent au théâtre Édouard VII à Paris, de 6 septembre au 19 novembre 2011.

Le 2 avril 2014, sort Salaud on t'aime de Claude Lelouch, film dans lequel Hallyday partage l'affiche avec Sandrine Bonnaire et Eddy Mitchell.

En 2017, sortent Rock'n Roll de Guillaume Canet et Chacun sa vie de Claude Lelouch, deux films dans lesquels il joue son propre rôle.

1962 : Les Parisiennes de Michel Boisrond : Jean Allard

• 1963 : D'où viens-tu Johnny ? de Noël Howard : Johnny (mais pas Hallyday)
• 1967 : À tout casser de John Berry : Frankie
• 1969 : Le Spécialiste de Sergio Corbucci : Hud
• 1970 : Point de chute de Robert Hossein : Vlad, dit Le Roumain
• 1972 : L'Aventure c'est l'aventure, de Claude Lelouch : lui-même (mais mis en scène dans une situation fictive)
• 1980 : Le Jour se lève et les conneries commencent de Claude Mulot
• 1984 : Détective de Jean-Luc Godard : Jim Fox Warner
• 1985 : Conseil de famille de Costa-Gavras : le père
• 1987 : Terminus de Pierre-William Glenn : Manchot
• 1990 : Le Triangle de Fer  (The Iron Triangle) d'Eric Weston : Jacques - (resté inédit dans les salles, le film ne connaît qu'une sortie confidentielle en vidéo-cassette. il sera diffusé sur Canal +)
• 1991 : La Gamine d'Hervé Palud : Frank Matrix
• 1999 : Pourquoi pas moi ? de Stéphane Giusti : José
• 2000 : Love Me de Laëtitia Masson : Lennox
• 2002 : L'Homme du train de Patrice Leconte : Milan
• 2003 : Wanted de Brad Mirman : Marcel Burot
• 2004 : Les Rivières pourpres 2 : les Anges de l'Apocalypse d'Olivier Dahan : l'ermite borgne
• 2005 : Quartier V.I.P. de Laurent Firode : Alex
• 2006 : Jean-Philippe de Laurent Tuel : il y incarne un Jean-Philippe Smet qui ne serait pas parvenu à devenir Johnny Hallyday.
• 2009 : La Panthère rose 2 de Harald Zwart : Laurence Millikin
• 2009 : Vengeance de Johnnie To : Francis Costello
• 2014 : Salaud, on t'aime de Claude Lelouch : Jacques Kaminsky
• 2017 : Rock'N'Roll de Guillaume Canet : lui-même
• 2017 : Chacun sa vie de Claude Lelouch : Johnny (dans une situation fictive)

1968 : Treize jours en France de Claude Lelouch et François Reichenbach : lui-même

1970 : 5 + 1 de Guy Job : documentaire consacré au show d'Hallyday au Palais des sports de Paris et à un concert des Rolling Stones en 1969                                          

1972 : J'ai tout donné de François Reichenbach : documentaire consacré à Johnny Hallyday

2008 : Starko de Karl Zéro : film documentaire consacré à Nicolas Sarkozy, où apparaissent nombres de personnalités dans leurs propres rôles

Consortium

L'automne 1967 est, pour le chanteur, l'occasion de plusieurs projets de cinéma qui tournent courts : Johnny commence le tournage du film Consortium de Joël Lemoine avec Eddie Constantine. Resté inachevé, il ne reste de ce projet inabouti qu'une chanson Les gars de ma bande (restée de surcroît inédite jusqu'en 1993).

Il participe également au film Les Poneyttes du même Joël Lemoine, qui bien qu'achevé dans sa réalisation et projeté une unique fois à l'Olympia, n'est jamais diffusé dans les salles. Johnny, portant une perruque bouclée, y apparaît la peau et les cheveux couleurs or et chante Le mauvais rêve et Hit parade.

1969 : Johnny Hallyday interprète la chanson du film L'Or de MacKenna, western de Jack Lee Thompson, sur une musique de Quincy Jones.

En 1974, le réalisateur Claude Mulot tourne C'est jeune et ça sait tout ; pour le générique de fin, Johnny Hallyday enregistre Les grands enfants, chanson qui reste inédite jusqu'en 1993.

En 1983, Johnny Hallyday enregistre sur une musique de Philippe Sarde, musique du film de Robin Davis J'ai épousé une ombre, une chanson homonyme signée Jean-Loup Dabadie ; elle sort le 15 février en 45 tours.

La chanson Signes extérieurs de richesse donne son titre au film de Jacques Monnet Signes extérieurs de richesse, (dans les salles le 9 novembre). Éric Bouad et Johnny Hallyday composent la musique du film. Johnny chante, (outre Signes extérieurs de richesse), When you turn out the light ; la musique du film est diffusée en 45 tours le 24 octobre.

En 1984, la chanson Souvenirs, Souvenirs donne son titre à un film d'Ariel Zeitoun Souvenirs, Souvenirs. À l'automne, sort en 33 tours la BOF, on retrouve sur le disque cinq chansons de Johnny Hallyday.

En 2000 sort, le 23 février, la musique du film de Laetitia Masson Love me. La BOF diffusée sur le CD Love Me comprend la musique originale de John Cale et six titres d'Elvis Presley (dont un en duo avec Sandrine Kiberlain), repris en VO par Johnny Hallyday.

En 2001, le 3 avril, sort le CD BOF de 15 août. Johnny Hallyday chante Vous les femmes (pauvres diables), reprise du succès de Julio Iglesias. Le single précède le film de Patrick Alessandrin dans les salles le 18 avril.

En 2002, Johnny Hallyday chante la chanson titre du film d'Alexandre Arcady Entre chiens et loups. On peut également y entendre Un monde à part. Un CD BOF est mis en vente. Félix Gray est l'auteur de ces deux titres restés très confidentiels.

1963 : Un coup dans l'aile de Claude Barma : lui-même

1989 : David Lansky, série d'Hervé Palud : commissaire David Lansky

2004 : Commissaire Moulin, épisode Kidnapping d'Yves Rénier : William Terrano.

2005 : L'homme qui voulait passer à la télé, téléfilm de Amar Arhab et Fabrice Michelin.

1967 : Johnny Hallyday chante le générique du feuilleton télévisé Les Chevaliers du ciel.

1968 : le générique de la seconde saison de Les Chevaliers du ciel défile cette fois encore sur une chanson de Johnny Hallyday : Le ciel nous fait rêver. En avril le titre sort en 45 tours ; il précède la sortie, le 2 mai, de la BOF Les chevaliers du ciel.

1974 : Johnny chante le générique de la série Le soleil se lève à l'est (un 45 tours est commercialisé le 23 mai).

1983 : durant l'été, TF1 diffuse chaque samedi et dimanche une série d'émissions intitulées Souvenirs, Souvenirs, présentée par Johnny Hallyday, consacrée au rock des années 1950-60.