Karierę aktorską rozpoczął grając tytułową rolę w filmie Herkules w Nowym Jorku (1970), następnie przyszły Conan Barbarzyńca (1982), Conan Niszczyciel (1984), Terminator (1984), Czerwona Sonja (1985), Commando (1985), Predator (1987), Uciekinier (1987), Czerwona gorączka (1988), Gliniarz w przedszkolu (1990), Pamięć absolutna (1990), Terminator 2: Dzień sądu (1991), Prawdziwe kłamstwa (1994), Świąteczna gorączka (1996), Egzekutor (1996), Batman i Robin (1997). W jego filmografii znajduje się też dokument Pumping Iron (1977), dokumentujący jego przygotowania do konkursów Mr. Universe i Mr. Olympia. W latach 2015-2019 mają się ukazać kolejne części "Terminatora".
Arnold Schwarzenegger w 2003 roku, kiedy został gubernatorem Kalifornii, skończył z karierą aktorską. W tym czasie zagrał epizodyczne role w trzech filmach, m.in. w Niezniszczalnych z 2010, w których zagrał epizodyczną rolę Trencha, u boku Stallone'a wraz z innymi legendarnymi gwiazdami kina akcji.
W 2011 powrócił do kariery aktorskiej. W 2012 ponownie zagrał w Niezniszczalnych 2. Ponownie zagrał ze Stallonem w Planie Ucieczki (2013).