Rola poszukiwacza złota Bena Rumsona, który kupuje od mormona żonę w komediodramacie Joshuy Logana Pomaluj swój wóz (Paint Your Wagon, 1969) z Clintem Eastwoodem przyniosła mu nominację do Złotego Globu dla najlepszego aktora w filmie komediowym lub musicalu.
Odrzucił propozycje, by zagrać w tak głośnych tytułach jak Za kilka dolarów więcej, Tylko dla orłów, Dzika banda, Patton, Brudny Harry, Życzenie śmierci, Szczęki, Salwador czy Rambo – Pierwsza krew.
Potrafił jednowymiarowym z pozoru rolom nadać zaskakującej głębi psychologicznej. Jego bohaterowie, często samotnie zmagający się z otaczającym ich światem, dzięki swojemu uporowi i determinacji w dążeniu do celu nierzadko stają się postaciami tragicznymi.
W dramacie wojennym Samuela Fullera Wielka czerwona jedynka (The Big Red One, 1980) z Markiem Hamillem zagrał postać sierżanta. Po skończeniu zdjęć do dramatu kryminalnego Michaela Apteda Park Gorkiego (1983) z Williamem Hurtem i Joanną Pacułą, reżyser Yves Boisset zaangażował go do roli zbiegłego rabusia banku, Jimmy’ego Cobba, we francuskiej czarnej komedii W matni (Canicule, 1984) z Miou-Miou i Jeanem Carmet.
Życie prywatne thumb|235px|Płyta nagrobna Lee Marvina na Narodowym Cmentarzu w Arlington