Na początek lat 50., po wygaśnięciu kontraktu z Warner Bros., datowany jest również jego debiut w telewizji, na której z biegiem czasu koncentrował się coraz bardziej. Za największy jego sukces na „szklanym ekranie” uchodzi rola serialu telewizji NBC pt. Peter Gunn. Tytułowa kreacja prywatnego detektywa, w którą wcielał się przez 114 odcinków w ciągu kolejnych trzech lat (1958–1961) przyniosła Stevensowi olbrzymią popularność. Spodobał się zarówno widzom, jak i krytykom, którzy uznali, że Stevens stworzył swoją kreacją nowy typ bohatera filmu kryminalnego – miłego i inteligentnego detektywa, przeciwstawiając go ówcześnie przyjętemu wzorcowi wyrachowanego, zimnego brutala. W 1967 roku pojawiła się kinowa wersja serialu (Gunn), w której główną rolę powierzono Stevensowi. Film nie odniósł już jednak takiego sukcesu jak serial.
W latach 1956–1965 wraz ze swoją żoną Alexis Smith (również aktorką) występowali w musicalach, w tym również na Broadwayu (Plain and Fancy, Mary, Mary, Here’s Love).
Telewizja była w ogóle medium, w którym Stevens sprawdzał się najlepiej jako aktor i showman. W latach 50. i 60.