Inmediatamente, pasó a formar parte del trío de Dave Brubeck, con quien grabó varios discos, como batería (1949-1951).

Cuando dejó este conjunto, al año siguiente, formó su propia banda, que precisamente enfatizó el elemento latino, aunque también tocaba jazz tradicional.

Durante ese tiempo tuvo un éxito en las listas con "Soul Sauce", una versión del tema de Dizzy Gillespie y Chano Pozo "Guachi guaro" y grabó uno de sus mejores álbumes, Cal Tjader Plays the Contemporary Music of Mexico and Brasil (1962).

En 1968 creó, junto a Gábor Szabó y Gary McFarland, el sello Skye Records, un proyecto que solo duró dos años.

Otros músicos con los que trabajó fueron Eddie Palmieri, Vince Guaraldi, Charlie Palmieri, Tito Puente, Hermeto Pascoal, Laurindo de Almeida, Attila Zoller, Ray Barretto, Mongo Santamaría, Clare Fischer, Stan Getz, Carmen McRae y Airto Moreira, entre otros.