À 29 ans, après avoir suivi des cours de théâtre, Peter Falk abandonne son travail pour devenir comédien. Il fait sa première apparition à l'écran en 1957 dans un épisode de la série Robert Montgomery présente (en) sur NBC.

Après être passé par d'autres émissions télévisées, dont Studio One et Kraft Television Theatre (en), il fait ses premiers pas au cinéma en tournant sous la direction de Nicholas Ray dans le drame La Forêt interdite (1958). Très vite, il décroche un rôle important dans le drame policier, The Secret of the Purple Reef (en) de William Witney, avant de tenir le rôle principal de Kid Twist (en), dans Crime, société anonyme de Stuart Rosenberg (1960). Ce film lui vaut une première nomination aux Oscars dans la catégorie « meilleur acteur de second rôle ». Il est aussi remarqué pour des rôles secondaires dans la série Les Incorruptibles.

En 1960, il épouse Alice Mayo rencontrée à l'université de Syracuse, dont il adopte les deux filles : Jackie et Catherine.

Peter Falk apparaît ensuite dans un épisode de la série Alfred Hitchcock présente puis dans un épisode La Quatrième Dimension (1961). Peter Falk joue cette même année dans la comédie de Frank Capra Milliardaire pour un jour (1961). Nommé une seconde fois aux Oscars, Peter Falk commence à attirer l'attention du public et des professionnels. Il tourne ainsi consécutivement trois comédies : Un monde fou, fou, fou, fou de Stanley Kramer en 1963, Les Sept Voleurs de Chicago de Gordon Douglas en 1964 et La Grande Course autour du monde de Blake Edwards en 1965. Mais c'est grâce à la télévision qu'il va devenir une star mondiale.

Après être passé par d'autres émissions télévisées, dont Studio One et Kraft Television Theatre (en), il fait ses premiers pas au cinéma en tournant sous la direction de Nicholas Ray dans le drame La Forêt interdite (1958). Très vite, il décroche un rôle important dans le drame policier, The Secret of the Purple Reef (en) de William Witney, avant de tenir le rôle principal de Kid Twist (en), dans Crime, société anonyme de Stuart Rosenberg (1960). Ce film lui vaut une première nomination aux Oscars dans la catégorie « meilleur acteur de second rôle ». Il est aussi remarqué pour des rôles secondaires dans la série Les Incorruptibles.

En 1960, il épouse Alice Mayo rencontrée à l'université de Syracuse, dont il adopte les deux filles : Jackie et Catherine.

Peter Falk apparaît ensuite dans un épisode de la série Alfred Hitchcock présente puis dans un épisode La Quatrième Dimension (1961). Peter Falk joue cette même année dans la comédie de Frank Capra Milliardaire pour un jour (1961). Nommé une seconde fois aux Oscars, Peter Falk commence à attirer l'attention du public et des professionnels. Il tourne ainsi consécutivement trois comédies : Un monde fou, fou, fou, fou de Stanley Kramer en 1963, Les Sept Voleurs de Chicago de Gordon Douglas en 1964 et La Grande Course autour du monde de Blake Edwards en 1965. Mais c'est grâce à la télévision qu'il va devenir une star mondiale.