В 1957 году на киноэкраны вышел фильм Станислава Ростоцкого «Дело было в Пенькове». Вячеслав Тихонов сыграл роль тракториста Матвея Морозова. Эта роль принесла актёру зрительское признание.
В фильме режиссёра Виктора Ивченко «Чрезвычайное происшествие» актёр сыграл одесского матроса Виктора Райского, весёлого и вроде бы бесшабашного парня, который становится настоящим героем в стане захвативших танкер чанкайшистов. Герой Тихонова «обманул» зрителей (не «ожидавших» от Райского таких подвигов) и сумел провести врагов, поверивших в обманчивую простоту героя. Фильм стал лидером проката 1959 года.
После этих кинокартин в Вячеслава Тихонова поверили режиссёры и за короткий срок ему был предложен ряд значительных, разноплановых ролей в фильмах: Станислава Ростоцкого «Майские звёзды» (1959) и «На семи ветрах» (1962), Евгения Ташкова - «Жажда» (1959), Михаила Швейцера - «Мичман Панин» (1960), Леонида Лукова - «Две жизни» (1961), Самсона Самсонова - «Оптимистическая трагедия» (1963). Интересно, что в фильме «Жажда» Тихонов впервые примерил форму немецкого офицера и роль советского разведчика - он играл разведчика, заброшенного в немецкий тыл во время войны.
Во второй половине 1960-х годов Вячеслав Васильевич сделал большой шаг к вершинам актёрского мастерства - была сыграна роль Андрея Болконского в эпопее Сергея Бондарчука «Война и мир». Роль потребовала от актёра полной самоотдачи, и Тихонов, подобно всем участникам съёмок, работал с неимоверным напряжением сил.
После столь сложной и изнурительной роли Вячеслав Васильевич блестяще сыграл учителя Мельникова в фильме Станислава Ростоцкого «Доживём до понедельника». Его Мельников стал идеальным героем и образцом для подражания. За эту работу Вячеславу Васильевичу Тихонову в 1970 году была присуждена Государственная премия СССР.
В телесериале Татьяны Лиозновой «Семнадцать мгновений весны» Тихонов сыграл самую «звёздную» свою роль - Исаева-Штирлица. Актёрская удача Тихонова принесла ему невиданную популярность, и в 1976 году он был награждён Государственной премией РСФСР имени братьев Васильевых. В том же году вступил в КПСС. Похожую роль сотрудника советских спецслужб Вячеслав исполнил в телесериале «ТАСС уполномочен заявить...» по роману того же Юлиана Семёнова, окончательно укрепив свой образ в качестве образцового «советского разведчика».
В 2002 году у актёра случился инфаркт миокарда.