Théâtre
 1950 : La Belle au bois dormant de Charles Perrault
 1950 : La Petite Hutte d'André Roussin, mise en scène Jean-Paul Belmondo et Guy Bedos
 1951 : Mon ami le cambrioleur d'André Haguet, mise en scène Jean-Paul Belmondo et Guy Bedos, tournée d'été
 1952 : Gloriana sera vengée de Jean Toury d'après Cyril Tourneur, mise en scène Jean Vernier, Théâtre de la Huchette
 1953 : Zamore de Georges Neveux, mise en scène André Barsacq, Théâtre de l'Atelier
 1953 : Médée de Jean Anouilh, mise en scène André Barsacq, Théâtre de l'Atelier
 1953 : La Jalousie du barbouillé de Molière et Le Mariage forcé de Molière et Lully, mise en scène Georges Le Roy, Théâtre du Conservatoire
 1953 : La Reine blanche de Pierre Barillet et Jean-Pierre Grédy, mise en scène Jean Meyer, Théâtre Michel
 1953 : La locandiera de Carlo Goldoni
 1954 : Les Boulingrin de Georges Courteline
 1954 : Le Malade imaginaire de Molière
 1954 : L'Avare de Molière
 1954 : Le commissaire est bon enfant de Georges Courteline, mise en scène Michel Galabru
 1954 : George Dandin ou le Mari confondu de Molière, mise en scène Michel Galabru
 1954 : Crinolines et guillotine d'Henry Monnier, mise en scène Christine Tsingos, Théâtre de la Gaîté-Montparnasse
 1954 : Andalousie opérette d'Albert Willemetz et Raymond Vincy, musique Francis Lopez, Théâtre de la Gaîté-Lyrique
 1954 : Les Précieuses ridicules de Molière, mise en scène Michel Galabru
 1954 : Le Médecin malgré lui de Molière, mise en scène Michel Galabru
 1954 : Les Plaideurs de Racine, mise en scène Georges Le Roy, Théâtre du Petit Marigny
 1954 : Port-Royal d'Henry de Montherlant, mise en scène Jean Meyer, Comédie-Française (élève du Conservatoire)
 1955 : Fantasio d'Alfred de Musset, mise en scène Julien Bertheau, Comédie-Française, élève du conservatoire
 1955 : L'Annonce faite à Marie de Paul Claudel, mise en scène Julien Bertheau, Comédie-Française, élève du conservatoire
 1956 : L'Hôtel du libre échange de Georges Feydeau, mise en scène Jean-Pierre Grenier, avec la Compagnie Grenier-Hussenot, Théâtre Marigny
 1957 : César et Cléopâtre de George Bernard Shaw, mise en scène Jean Le Poulain, Théâtre Sarah-Bernhardt
 1957 : La Mégère apprivoisée de William Shakespeare, mise en scène Georges Vitaly, Théâtre de l'Athénée
 1958 : Oscar de Claude Magnier, mise en scène Jacques Mauclair, Théâtre de l'Athénée
 1959 : Trésor party de Bernard Régnier d'après un roman de Wodehouse, mise en scène Christian-Gérard, Théâtre La Bruyère
 1987 : Kean de Jean-Paul Sartre d'après Alexandre Dumas, mise en scène Robert Hossein, Théâtre Marigny
 1989 : Cyrano de Bergerac d'Edmond Rostand, mise en scène Robert Hossein, Théâtre Marigny
 1993 : Tailleur pour dames de Georges Feydeau, mise en scène Bernard Murat, Théâtre de Paris
 1996 : La Puce à l'oreille de Georges Feydeau, mise en scène Bernard Murat, Théâtre des Variétés
 1997 : La Puce à l'oreille de Georges Feydeau, mise en scène Bernard Murat, Théâtre des Variétés
 1998 : Frédérick ou le boulevard du crime d'Éric-Emmanuel Schmitt, mise en scène Bernard Murat, Théâtre Marigny
 1999 : Frédérick ou le boulevard du crime d'Éric-Emmanuel Schmitt, mise en scène Bernard Murat, tournée
  
 Filmographie
 Cinéma
  
 1956 : Molière (court métrage) de Norbert Tildian : La Merluche
 1956 : Les Copains du dimanche de Henri Aisner : Trebois 
 1957 : À pied, à cheval et en voiture de Maurice Delbez : Venin
 1957 : Sois belle et tais-toi de Marc Allégret : Pierrot
 1958 : Les Tricheurs de Marcel Carné : Lou
 1958 : Un drôle de dimanche de Marc Allégret : Patrick le trompettiste, fiancé de Caroline
 1958 : Charlotte et son jules (court métrage sorti en 1961) de Jean-Luc Godard : Jean
 1959 : Mademoiselle Ange de Géza von Radványi : Michel Barrot
 1959 : À double tour de Claude Chabrol : Laszlo Kovacs
 1960 : À bout de souffle de Jean-Luc Godard : Michel Poiccard alias Laszlo Kovacs
 1960 : Classe tous risques de Claude Sautet : Eric Stark
 1960 : Moderato cantabile de Peter Brook : Chauvin
 1960 : La Française et l'Amour d'Henri Verneuil : Gilles 
 1960 : Les Distractions de Jacques Dupont : Paul Frapier
 1960 : La ciociara de Vittorio De Sica : Michel de Libero
 1960 : La Novice d'Alberto Lattuada : Giuliano Verdi
 1961 : Le Mauvais Chemin de Mauro Bolognini : Amerigo
 1961 : Léon Morin, Prête de Jean-Pierre Melville : Léon Morin
 1961 : Une femme est une femme de Jean-Luc Godard : Alfred Lubitsch
 1961 : Les Amours célèbres de Michel Boisrond : Lauzun 
 1961 : Chasse aux vedettes (court métrage) de Camille Chatelot : apparition
 1961 : Riviera-Story de Wolfgang Becker
 1961 : Un nommé La Rocca de Jean Becker : Roberto La Rocca
 1962 : Le Doulos de Jean-Pierre Melville : Silien
 1962 : Cartouche de Philippe de Broca : Louis Dominique Cartouche dit Cartouche
 1962 : Un singe en hiver d'Henri Verneuil : Gabriel Fouquet
 1962 : Le Jour le plus court de Sergio Corbucci : Erede Siciliano
 1963 : La Mer à boire de Renato Castellani : il Livornese
 1963 : Peau de banane de Marcel Ophüls : Michel
 1963 : Dragées au poivre de Jacques Baratier : Raymond
 1963 : L'Aîné des Ferchaux de Jean-Pierre Melville : Michel Maudet
 1964 : Les Don Juan de la Côte d'Azur de Vittorio Sala : lui-même 
 1964 : L'Homme de Rio de Philippe de Broca : Adrien Dufourquet
 1964 : Cent mille dollars au soleil d'Henri Verneuil : Rocco
 1964 : Échappement libre de Jean Becker : David Ladislas
 1964 : La Chasse à l'homme d'Édouard Molinaro : Fernand
 1964 : Week-end à Zuydcoote d'Henri Verneuil : Julien Maillat
 1965 : Par un beau matin d'été de Jacques Deray : Francis
 1965 : Pierrot le Fou de Jean-Luc Godard : Ferdinand Griffon, dit Pierrot
 1965 : Les Tribulations d'un Chinois en Chine de Philippe de Broca : Arthur Lempereur
 1966 : Tendre Voyou de Jean Becker : Tony Maréchal
 1966 :Paris brûle-t-il de René Clément : Pierrelot / Yvon Morandat
 1966 : Le Démoniaque de René Gainville : lui-même
 1967 : Casino Royale de Val Guest et John Huston : le légionnaire français 
 1967 : Le Voleur de Louis Malle : Georges Randal
 1968 : Ho ! de Robert Enrico : François Holin, dit Ho
 1969 : Le Cerveau de Gérard Oury : Arthur Lespinasse
 1969 : La Sirène du Mississipi de François Truffaut : Louis Mahé
 1969 : Un homme qui me plaît de Claude Lelouch : Henri
 1970 : Borsalino de Jacques Deray : François Capella
 1971 : Les Mariés de l'an II de Jean-Paul Rappeneau : Nicolas Philibert
 1971 : Le Casse d'Henri Verneuil : Azad
 1972 : Docteur Popaul de Claude Chabrol : docteur Paul Simay
 1972 : La Scoumoune de José Giovanni : Roberto Borgo
 1972 : L'Héritier de Philippe Labro : Bart Cordell
 1973 : Le Magnifique de Philippe de Broca : François Merlin / Bob Saint-Clar
 1974 : Stavisky... d'Alain Resnais : Serge Alexandre Stavisky
 1974 : T'es fou Marcel... de Jean Rochefort : lui-même
 1975 : Peur sur la ville d'Henri Verneuil : commissaire Jean Letellier
 1975 : L'Incorrigible de Philippe de Broca : Victor Vauthier
 1976 : L'Alpagueur de Philippe Labro : Roger Pilard, dit L'Alpagueur
 1976 : Le Corps de mon ennemi d'Henri Verneuil : François Leclercq
 1977 : L'Animal de Claude Zidi : Mike Gaucher et Bruno Ferrari
 1979 : Flic ou Voyou de Georges Lautner : Antonio Cerruti, alias le commissaire Stanislas Borrowitz
 1980 : Le Guignolo de Georges Lautner : Alexandre Dupré
 1980 : Balles de débutants d'Adolphe Drey : Lui-même 
 1981 : Le Professionnel de Georges Lautner : Josselin Beaumont dit Joss
 1982 : L'As des as de Gérard Oury : Jo Cavalier
 1983 :Le Marginal de Jacques Deray : Le commissaire Philippe Jordan
 1984 : Les Morfalous d'Henri Verneuil : Le sergent Pierre Augagneur
 1984 : Joyeuses Pâques de Georges Lautner : Stéphane Margelle
 1985 : Hold-up d'Alexandre Arcady : Grimm
 1986 : Les pros de Florence Moncorgé-Gabin : Lui même 
 1987 : Le Solitaire de Jacques Deray : Le commissaire Stan Jalard
 1988 : Itinéraire d'un enfant gâté de Claude Lelouch : Sam Lion
 1992 : L'Inconnu dans la maison de Georges Lautner : Jacques Loursat
 1995 : Les Cent et Une Nuits de Simon Cinémad'Agnès Varda : Professeur Bébel
 1995 : Les Misérables de Claude Lelouch : Henri Fortin / Jean Valjean
 1996 : Désiré de Bernard Murat : Désiré
 1998 : Une chance sur deux de Patrice Leconte : Léo Brassac
 1999 : Peut-être de Cédric Klapisch : Ako
 2000 : Les Acteurs de Bertrand Blier : lui-même
 2000 : Amazone de Philippe de Broca : Édouard
 2009 : Un homme et son chien de Francis Huster : Charles
 2011 : D'un film à l'autre de Claude Lelouch : Lui même
  Télévision
 1959 : Les Trois Mousquetaires (téléfilm) de Claude Barma : D'Artagnan
 2001 : L'Aîné des Ferchaux (téléfilm) de Bernard Stora : Paul Ferchaux
  
 Documentaires
  
 1962 : Un cœur gros comme ça de François Reichenbach : lui-même
 1965 : Jean-Paul Belmondo (court métrage documentaire) de Claude Lelouch
 1966 : La Bande à Bebel (court métrage documentaire) de Charles Gérard : lui-même
 1967 : Portrait de Belmondo (court métrage documentaire) de Charles Gérard : témoignages
 1969 : Dieu a choisi Paris de Gilbert Prouteau et Philippe Arthuys : lui-même, commentaires
 1986 : Les Pros documentaire de Florence Moncorgé-Gabin : témoignages
 1990 : Ne m'oubliez pas : Hommage à Bernard Blier de Mathias Ledoux : témoignages
 1993 : Chambre 12, Hôtel de Suède (téléfilm documentaire) de Claude Ventura et Xavier Villetard : lui-même
 1996 : Belmondo, le magnifique de Patrick Chammings : apparition
 2001 : Gabin, gueule d'amour de Michel Viotte : témoignages
 2011 : Belmondo, itinéraire... de Vincent Perrot et Jean-François Domenech : témoignages
 2015 : Belmondo par Belmondo, documentaire de Paul Belmondo diffusé sur TF1 le 3 janvier 2016.
 2015 : Belmondo, le magnifique de Bruno Sevaistre, diffusé sur Arte
  Box-office
  
 Box-office français en millions de spectateurs (films ayant dépassés les 2 millions de spectateurs en salles) :
 | Le Cerveau : 5 547 000 |  L'Animal : 3 157 789 | 
 | L'As des as: 5 452 593 |  Week-end à Zuydcoote : 3 154 140 | 
 | Le Professionnel: 5 243 559 |  Le Magnifique : 2 895 800 | 
 | Le Marginal : 4 956 922 |  Le Guignolo : 2 876 016 | 
 | Paris brûle-t-il ? : 4 946 274 |  Les Mariés de l'an II : 2 822 567 | 
 | L'Homme de Rio : 4 889 046 |  Les Tribulations d'un Chinois en Chine : 2 701 748 | 
 | Borsalino : 4 710 381 |  L'Incorrigible : 2 572 500 | 
 | Le Casse : 4 410 120 |  Un singe en hiver : 2 417 209 | 
 | Flic ou Voyou : 3 950 691 |  Hold-up : 2 367 294 | 
 | Peur sur la ville : 3 948 726 |  À bout de souffle : 2 082 760 | 
 | Les Morfalous : 3 612 400 |  Docteur Popaul : 2 062 042 | 
 | Cartouche : 3 610 412 |  L'Héritier : 2 030 500 | 
 | Cent mille dollars au soleil : 3 441 118 |  La ciociara : 2 024 049 | 
 | Joyeuses Pâques : 3 428 900 |  Échappement libre : 2 007 088 | 
 | Itinéraire d'un enfant gâté : 3 254 100 |    | 
  Distinctions
 Récompenses
 Prix Citron en 1972
 Prix du Brigadier pour Kean de Jean-Paul Sartre, Théâtre Marigny en 1987
 César du meilleur acteur pour Itinéraire d'un enfant gâté lors des Césars 1989 (prix refusé)
 Prix Coq de la Communauté française de Belgique spécial. L'acteur l'oublie ensuite dans les coulisses du Palais des beaux-arts de Bruxelles en 2012
 Nominations
 BAFTA du meilleur acteur pour Léon Morin, prêtre lors des BAFTA 1963
 BAFTA du meilleur acteur pour Pierrot le Fou lors des BAFTA 1967
 Hommages
 Palme d'honneur (hommage) lors du Festival de Cannes 2011
 Lion d'or pour la carrière (hommage) lors du Festival de Venise 2016
 Hommage de l'Académie des César pour l'ensemble de sa carrière, lors de la cérémonie des César 2017
 Décorations
 
 Commandeur de la Légion d'honneur (2007) ; officier (1991) ; chevalier (1980)
 
 Grand officier de l'ordre national du Mérite (2017); commandeur (1994) ; officier (1986)
 
 Commandeur de l'ordre des Arts et des Lettres (2006)
 
 Chevalier de l'ordre de Léopold (2012)