Następnie zagrał w dramacie Anthony’ego Newleya Szczęśliwe dni (Summertree, 1971) i Daniela „Danny’ego” Arlingtona Williamsa III w sentymentalnym dziecięcym melodramacie wytwórni Walt Disney Studios Napoleon i Samanta (Napoleon and Samantha, 1972) z Jodie Foster.
Sławę zyskał rolą detektywa Steve’a Kellera w serialu ABC Ulice San Francisco (The Streets of San Francisco, 1972–1976), za którą trzykrotnie zdobył nominację do nagrody Emmy i raz do nagrody Złotego Globu, a także wyreżyserował dwa odcinki. W 1976 odebrał nagrodę Oscara jako producent filmowy dramatu Miloša Formana Lot nad kukułczym gniazdem (One Flew Over the Cuckoo's Nest, 1975) z Jackiem Nicholsonem. Uznanie przyniosła mu także postać doktora Marka Bellowsa, który wraz ze swoją dziewczyną–lekarką wpada na trop afery w dreszczowcu Śpiączka (Coma, 1978) oraz jako operator kamery robiący reportaż z elektrowni atomowej w dreszczowcu Chiński syndrom (The China Syndrome, 1979) u boku Jane Fondy i Jacka Lemmona. Jako maratończyk Michael Andropolis w dramacie sportowym Biegacz (Running, 1979) był nominowany do Nagrody Genie za najlepszy występ aktora zagranicznego.