Mais c'est le petit écran qui lui apporte le succès populaire avec la série Maverick où il donne la réplique à Jack Kelly, dont il devient vite la vedette principale.
Parallèlement, il travaille avec des grands réalisateurs comme William Wellman, Mervyn LeRoy, Gordon Douglas, ou encore mais John Sturges, qui lui offre un rôle dans La Grande évasion. Il joue ensuite dans les Les Jeux de l'amour et de la guerre d'Henry Hiller, où il donne la réplique à Julie Andrews. Puis il joue dans la comédie dramatique Grand Prix de John Frankenheimer, le western La Bataille de la vallée du diable de Ralph Nelson qu'il tourne en 1966. Il incarne Wyatt Earp dans Sept secondes en enfer de John Sturges, rôle qu'il reprend en 1988 dans Meurtres à Hollywood pour Blake Edwards. On l'a également vue dans Ne tirez pas sur le shérif de Burt Kennedy.
En 1971, il signe son grand retour à la télévision avec la série western Nichols, puis la série "policière"The Rockford Files. Dans les années 70, James Garner est très populaire à la télévision,mais ne fait cependant que de rares apparitions au cinéma.
En 1980, Garner renoue avec le cinéma. Il joue dans Murphy's romance, qui lui vaut une nomination à l'Oscar et au Golden Globe du Meilleur acteur. Dans Victor Victoria, il retrouve sa partenaire Julie Andrews. Il tourne de nombreux films mais ne parvient pas à retrouver le succés d'autrefois.
En 1994, il revient dans un rôle important avec le film Maverick : il incarne le père de Mel Gibson, le nouveau Maverick. En 2000, il joue dans Space Cowboys , aux côtés d'un autre papy de l'espace, Clint Eastwood. En 2002, on le retrouve dans Les divins secrets. En 2004, et après avoir retrouvé le chemin des séries TV ( First monday, Touche pas à mes filles...), il joue dans le film N'oublie jamais.