Il est devenu une star de la télévision en 1965, lorsque le 'Dean Martin Show', une émission de variétés d'une heure, a commencé à être diffusée pendant huit ans. Par la suite, il a animé 'The Dean Martin Comedy World' et une série d'interviews de célébrités. L'émission, avec ses blagues osées et son ambiance spontanée, a fait connaître M. Martin au public comme un animateur sympathique, légèrement ivre et à l'attitude décontractée.
En tant qu'acteur, M. Martin a joué dans 55 films, depuis 'Ma bonne amie Irma' en 1949 jusqu'à 'Cannonball 2' en 1984. Sa carrière s'est déroulée en deux temps. À partir de 1949, il a joué dans 16 comédies à succès avec Jerry Lewis, jouant le rôle de l'homme droit et lisse face au clown idiot de Lewis. Ils étaient semblables au duo populaire des années 1940, Abbott et Costello.