В 1950 году Тихонов закончил ВГИК, работал в Театре-студии киноактера. Первой его ролью в кино был Володя Осьмухин из "Молодой гвардии". Потом был фильм "Дело было в Пенькове" - картина, которую для себя лично Тихонов считает "самой дорогой".
От фильма к фильму он потрясающе вживался в образы своих героев, таких разных и противоречивых - от простого деревенского парня до князя Андрея Болконского, от одесского матросика до благородного офицера русской армии.
Военный мундир в кино Тихонов одевал неоднократно. В галерее созданных им образов - люди героические: матрос Виктор Райский в "Чрезвычайном происшествии",юлейтенант Рукавичкин в "Майских звездах", мичман Панин, пехотинец Николай Стрельцов в "Они сражались за Родину", генерал Константинов в "ТАСС уполномочен заявить" и, конечно, легендарный штандартенфюрер СС Штирлиц, он же - полковник Исаев.
Для миллионов зрителей Тихонов не просто любимый артист, красавец и властитель дум, он и образец интеллигентности, порядочности и принципиальности - такой, как многие из его киногероев, такой, как учитель истории Мельников в знаменитом "Доживем до понедельника".
С годами Тихонов стал позволять себе и отрицательные, и даже нелепые роли, как, например, роль рафинированного интеллигента в картине Никиты Михалкова "Утомленные солнцем" или почти гротескную роль в фильме Марка Захарова "Убить Дракона" по сказке Шварца.