
Puis il joue dans Un singe en hiver réalisé par Henri Verneuil d'après le roman d'Antoine Blondin, et dont il partage l'affiche avec Jean Gabin. Très impressionné à l'idée de côtoyer Gabin, Belmondo s'entend finalement à merveille avec son partenaire. La fraternité entre les deux acteurs se retrouve chez les personnages du film, le dialogue de Michel Audiard faisant dire à Gabin, à l'adresse de Belmondo : « Môme, t'es mes vingt ans ! ». Si le film obtient un succès commercial inférieur à celui escompté, il est apprécié de Blondin, et Audiard le considère à l'époque comme sa plus belle réussite. Un singe en hiver montre en outre un Belmondo capable de tenir tête à l'écran à un grand comédien de la génération précédente. Après plusieurs autres films - parmi lesquels L'Aîné des Ferchaux de Jean-Pierre Melville, d'après Georges Simenon - il retrouve Philippe de Broca pour les besoins de L'Homme de Rio, film d'aventures au rythme endiablé, dont il partage la vedette avec Françoise Dorléac (s½ur de Catherine Deneuve). Sorti en février 1964, L'Homme de Rio est pour Belmondo un nouveau triomphe commercial, approchant les cinq millions d'entrées en France. Ce mariage d'humour et d'action vaut de surcroît à l'acteur et au réalisateur d'allier succès critique et succès public. Le 5 novembre 1963, Jean-Paul Belmondo est par ailleurs élu président du Syndicat français des acteurs.