Начиная с 1926 года Купер снимался в немом кино — преимущественно в вестернах.

Первым звуковым фильмом с участием Гэри Купера стал «Виргинец» (1929), снятый по одноименному роману Оуэна Уистера. В этой картине Купер произносил реплики в скупой, отрывистой манере, которая впоследствии стала его отличительной чертой. 

В течение 1930-х Купер снимался в вестернах и приключенческих лентах (например, «Труды и дни бенгальского улана» 1935 года или «Красавчик Жест» 1939-го), соперничая с Кларком Гейблом за звание первой звезды Голливуда. Также сотрудничает с Фрэнком Капрой, который снимает Купера в роли «типичного американца» в таких лентах, как «Знакомьтесь, Джон Доу» и «Мистер Дидс переезжает в город». 

В 1942 году получил свой первый «Оскар» — за фильм «Сержант Йорк». 

Во время Второй мировой войны Купер часто давал концерты на южнотихоокеанском фронте. Большим успехом среди американских солдат пользовалась картина «Гордость янки» (1942 год), в которой он сыграл знаменитого бейсболиста. 

После войны основную часть фильмов Купера составляли вестерны. В 1953 году получил второй «Оскар» за роль в фильме «Ровно в полдень» Фреда Циннемана. В фильме рассказывалась история шерифа, от которого отвернулись все его друзья. «Ровно в полдень» был воспринят как аллегория американского общества периода маккартизма и имел шумный успех, быстро став классикой вестерна. 

Всего, Гэри Купер сыграл более чем в сотне фильмов, а кроме двух статуэток «Оскара» за лучшую мужскую роль, в 1961 году, будучи смертельно больным, получил почетный «Оскар» за общий вклад в развитие американского кино. 

Актера не стало 13 мая 1961 года.