Kariera Zadebiutował na ekranie w dreszczowcu Henry’ego Hathawaya Czternaście godzin (1951) z Paulem Douglasem. Grywał w filmach klasy B i serialach telewizyjnych, w tym Alfred Hitchcock przedstawia (1956) czy Doktor Kildare (1962). Zyskał rozgłos jako okrutny zabójca Robert Batsford w kryminalnym filmie noir The Night Holds Terror (1955) u boku Vince’a Edwardsa. Pierwszą główną rolę zagrał w filmie kryminalnym Martina Ritta Człowiek, który pokonał strach (1957) z Sidneyem Poitier. Powszechną popularność przyniosła mu rola tytułowa prywatnego detektywa w serialu telewizyjnym Johnny Staccato (1959–60).
Granie w hollywoodzkich filmach pozwalało mu realizować swoje niezależne projekty. Za reżyserię debiutanckiego dramatu Cienie (1959) według jego własnego scenariusza otrzymał nagrodę krytyków na 21. festiwalu w Wenecji (1960), a także Nagrodę Brytyjskiej Akademii Filmowej za najlepszy film i nagrodę Organizacji Narodów Zjednoczonych. Za kreację Victora R. Franko w filmie Roberta Aldricha Parszywa dwunastka (1967), zdobył nominację do Oscara i Złotego Globu w kategorii Najlepszy aktor drugoplanowy. Wystąpił w tak głośnych produkcjach hollywoodzkich jak: dreszczowiec Dona Siegela Zabójcy (1964) z Lee Marvinem, horror Romana Polańskiego Dziecko Rosemary (1968) czy horror Briana De Palmy Furia (1978) z Kirkiem Douglasem.