端整な容姿と長身、知的な雰囲気などでテレビドラマ・映画界(初期は
松竹と契約)から声がかかり、舞台を離れてからは、映画『
日も月も』『
風の慕情』、
NHK大河ドラマ『
天と地と』『
元禄太平記』『
草燃える』などに出演し、俳優としての貫禄を見せた。大河ドラマで主演3回は最多であり、他に多数の助演でも出演がある。1970年代前半にはTBSの人気タレント調査で3年連続1位になるなど、一般人気はアイドル的盛り上がりを見せた(30歳すぎれば中年のイメージが強かった当時としては異例の現象でもあった)。
1976年には、
横溝正史原作、
市川崑監督による映画『
犬神家の一族』に
金田一耕助役で主演し、本作は空前の大ヒットを記録。以降、石坂主演で横溝作品がシリーズ化され、石坂版金田一ファンはいまだに多数存在する。
以後は市川作品の常連となり、『
ビルマの竪琴』『おはん』の準主演、『
細雪』(3度目の映画化)の助演などが特に評価が高い。また、テレビドラマ『
Yの悲劇』でドルリー・レーン、映画『
危険な女たち』でポワロに相当する役を演じ、舞台『
十二人の怒れる男』の8号陪審員などとあわせ、さながら世界の名探偵一手専売の感もある。近作のリメイク版『
日本沈没』では大学同期の
小泉純一郎の向こうを張って首相役に挑んだ。『
竹取物語』の帝役をあわせ、映画で天皇と総理大臣の両方を演じた唯一の俳優であり、柳沢吉保、源頼朝、水戸光圀、間部詮房、大久保利通、城戸四郎、小泉信三など、権力者役は名探偵役と並ぶ得意分野でもある。