En apenas cuatro años rodó catorce cintas entre México y Cuba, como la exitosa Piel canela que le abriría las puertas de Hollywood para estelarizar junto a Gary Cooper y Burt Lancaster el western Veracruz, de Robert Aldrich,[1]​ filme al que siguieron otros dos dirigidos por Samuel Fuller y Anthony Mann.

Los honorarios que cobró por La violetera en 1958 convirtieron a Sara Montiel en una de las actrices mejor pagadas del mundo.

En los siguientes quince años, protagonizó únicamente melodramas musicales pensados para ella, y alcanzó tal popularidad que actuó en la Unión Soviética en plena Guerra Fría, en 1965, llegando a tener amplio éxito como actriz y como cantante.

Se retiró de la industria del cine en 1974, pero como figura musical se mantuvo activa hasta el final: publicó diversos álbumes, ofrecía recitales en teatros y presentó programas de variedades en televisión.

Tras la Guerra Civil, su familia y ella se establecieron en Orihuela (Alicante) en busca de un clima más benigno dado que su padre padecía asma.

A este trabajo la joven actriz sumó otros roles todavía secundarios en La mies es mucha, Pequeñeces y El capitán veneno (1950), comedia de Luis Marquina protagonizada por Fernando Fernán Gómez.

Su última película española de esta etapa fue una coproducción: Aquel hombre de Tánger, con el veterano Nils Asther, galán del cine mudo que había trabajado con Greta Garbo, Joan Crawford y Barbara Stanwyck.

Le siguieron producciones como: Cárcel de mujeres, Necesito dinero, Porque ya no me quieres, y Piel canela.

Su segunda producción estadounidense fue la película musical Serenade, basada en un relato de James M. Cain.

[7]​[8]​ Durante una breve estancia en España Sara rodó El último cuplé, y sin esperar a su estreno, regresó a Estados Unidos para filmar su tercer filme en Hollywood, en esta ocasión dirigido por Samuel Fuller para la compañía RKO Pictures: Run of the Arrow (titulado Yuma en España).

Sus interpretaciones de «Fumando espero», «El relicario» y «Valencia», serían recordadas durante generaciones.

La violetera, ya con más presupuesto y rodada parcialmente en París, fue otra producción de éxito.

Durante esta época, las películas de Sara Montiel causaban tal sensación que se estrenaban en lugares tan lejanos como El Cairo y Bombay.

Prueba de la veneración que aún suscitaba cumplidos los sesenta años fue su ambicioso disco Purísimo Sara (1988), con canciones nuevas creadas para ella por músicos como José María Cano (integrante del grupo Mecano), Joaquín Sabina, Javier Gurruchaga, Antonio Carmona, Carlos Berlanga, Nacho Canut y Óscar Gómez, quien así mismo fue el productor del álbum.

Purísimo Sara logró notables ventas (llegó a ser Disco de Oro y luego Disco de Platino en España), mereció un premio en Nueva York y su éxito comercial propició otros dos álbumes en los tres años siguientes.

Aunque diversos directores como Pedro Almodóvar ofrecieron guiones a Sara Montiel, ella se mantuvo firme en su negativa a regresar a la gran pantalla; afirmaba que el antiguo Star-system había desaparecido y que ella no encajaba en el nuevo tipo de cine que se estaba produciendo.

Con todo, en 2011 reapareció sorpresivamente rodando algunas escenas para la película Abrázame, debut del director manchego Óscar Parra de Carrizosa aún por estrenar.

Como su última película, Cinco almohadas para una noche, no consiguió el éxito de las anteriores, Sara dejó el cine en 1974 y se volcó en dar espectáculos en teatros, una opción ya habitual entre artistas extranjeras como Marlene Dietrich, Judy Garland y Eartha Kitt.

En ocasiones colaboró con otras figuras veteranas como Joséphine Baker, Olga Guillot y Celia Gámez.

Actuaron en este programa figuras como Celia Cruz, Raphael, Lucho Gatica y José Luis Rodríguez "El Puma".

Mientras que en su vida privada era una mujer sencilla, Sara Montiel mostraba en público una estética sofisticada, de diva a la antigua usanza, con grandes joyas y ropa vistosa.

Mann trabajó en España, dirigiendo la producción El Cid, y Sara cuenta que le ofrecieron el papel de Doña Jimena, y que ella recomendó en su lugar a una estrella italiana emergente por aquel entonces: Sophia Loren.

Juntos adoptaron a los dos hijos de la popular artista, Thais (03/03/1979) y José Zeus (21/05/1983).

El actor Maurice Ronet, para Sara compañero y amante, trabajó con ella en Carmen la de Ronda, Mi último tango y Noches de Casablanca, viviendo un apasionado idilio que traspasó la pantalla.

Como ella misma cuenta, tuvo también una relación tormentosa con el fotógrafo de La bella Lola (1962) Mario Montuori.

Durante los últimos años la actriz rechazó varias ofertas para volver al cine, y declaró que nunca llegó a echarlo de menos porque no le gustaba la industria actual.

En 2023, con ocasión del décimo aniversario de su fallecimiento, volvió a las tablas el musical Mi última noche con Sara, con dirección de Eva Manjón y con Nuria Fergó encarnando a Sara Montiel.