Charles Aznavour már színészi pályája elején, kis szerepekben is olyan rendezők munkáiban tűnt fel, mint például Georges Franju, akinél a Fejjel a falnak című 1959-ben bemutatott filmben szerepelt.
Az 1960-as év volt a fordulópont számára, André Cayette Átkelés a Rajnán című filmje főszerepéért Cannes-ban elnyerte a legjobb férfi alakításért járó díjat.
Ugyanabban az évben világszerte nagy sikert aratott a vásznon Truffaut Lőj a zongoristára! című filmjének címszereplőjeként. Egy harmadik alakítása is 1960-ban került mozivásznakra, a neves francia rendező, Jean Cocteau Orfeusz testamentuma című filmjében.
Az 1962-ben bemutatott Az ördög és a tízparancsolat című filmjét Magyarországon is forgalmazták, ahogy az 1965-ös Egymilliárd a billiárdasztalban, az 1974-es Tíz kicsi indián, az 1979-es Bádogdob, valamint az 1982-ben bemutatott, Claude Chabrol rendezte Kisvárosi fojtogató című filmjeit is. A Tíz kicsi indián Agatha Christie klasszikusának adaptációja, a Bádogdob pedig szintén irodalmi alapokra épül, Günter Grass történetéből rendezte meg a kiváló német rendező, Volker Schlöndorff, és 1980-ban elnyerte a legjobb idegen nyelvű filmnek járó Oscar-díjat.
Játszott amerikai akciófilmben is, ez volt a Sky Riders (Égi lovasok) 1976-ban James Coburn oldalán.
Szerepelt még olyan neves rendezőknél, mint Claude Lelouch (Éljen az élet, 1984) és az izraeli Moshé Mizrahi (Szögevő, 1988).
Egyik utolsó szerepe Atom Egoyan filmjében, a 2002-es Ararát-ban volt, ami az örmény népirtásról szól – Aznavour örmény származású.
1997-ben filmművészi pályájának elismeréseként tiszteletbeli César-díjjal, a legrangosabb francia filmes kitüntetéssel jutalmazták. Filmográfiája közel 80 mozi- és tévéfilmes szereplést számlál.