W latach 50. zmienił wizerunek ekranowy, odchodząc od komedii romantycznej na rzecz bardziej mroczniejszych ról. Nawiązał współpracę z Anthonym Mannem, występując w wyreżyserowanym przez niego przebojowym westernie Winchester ’73 (1950); .. Uznanie przyniosła mu główna rola w komediodramacie fantasy Harvey (1950), za którą był nominowany do Oscara i Złotego Globu, i kreacja szeryfa Howarda Kempa w westernie Naga ostroga (1953) razem z Janet Leigh. Dzięki współpracy z Alfredem Hitchcockiem stworzył w dreszczowcach psychologicznych Okno na podwórze (1954), gdzie partnerowała mu Grace Kelly, i Zawrót głowy (1958), razem z Kim Novak, kreacje o bardziej skomplikowanej osobowości. Do ważnych filmów w późniejszym etapie kariery Stewarta zalicza się kryminalny dramat sądowy Anatomia morderstwa (1959) oraz westerny Jak zdobywano Dziki Zachód i Człowiek, który zabił Liberty Valance’a (1962). W latach 70. występował głównie w telewizji; .; za rolę w serialu Hawkins (1973–1974) otrzymał Złoty Glob dla najlepszego aktora w serialu dramatycznym.