Le premier film d’Avalon est une courte apparition dans Jamboree (1957), où il joue de la trompette et chante « Teacher’s Pet ».
À la fin des années 1950, les idoles des adolescents se voyaient souvent confier des rôles dans des films, en soutien de stars masculines plus âgées, afin d’attirer un public plus jeune, comme Ricky Nelson dans Rio Bravo (1959). La fille d’Alan Ladd était une fan de Frankie Avalon, qui lui a recommandé de jouer avec son père dans le western Guns of the Timberland (1960). Avalon chante deux chansons, » The Faithful Kind » et » Gee Whiz Whillikins Golly Gee » ; toutes deux sont sorties en tant que singles.
Ladd a annoncé qu’il ferait à nouveau équipe avec Avalon et sa fille dans Six Steps to Freedom, mais le film n’a jamais été réalisé.
Les rushs pour Timberland ont été vus par John Wayne, qui cherchait un jeune acteur pour jouer le rôle (fictif) de » Smitty » dans son projet passionnel, The Alamo (1960). Avalon a été choisi pour son deuxième rôle dramatique. Après avoir tourné le film, Wayne déclare à la presse : « Nous ne couperons pas une seule scène dans laquelle Frankie apparaît. Je crois qu’il est le meilleur jeune talent que j’ai vu depuis longtemps. » « Monsieur Wayne a dit que j’étais naturel en tant qu’acteur », a déclaré Avalon. Il a ajouté : « Mon ambition, quand j’avais dix ans, était d’avoir mon propre groupe comme Harry James. Je ne m’attendais pas à une telle chose… J’aimerais être identifié comme un chanteur, un danseur et un acteur. Je ne veux pas être une seule chose. »
« J’aime plaire aux adolescents et aux adultes », disait-il en 1960. « Tout le monde ».
Avalon était désormais très demandé en tant qu’acteur. Il fournit la voix chantée du personnage principal dans la version anglaise d’un anime musical japonais, Alakazam the Great (1960), réalisée sur ordre du distributeur américain, American International Pictures – la première de ce qui sera une longue association avec cette société.
Pour Irwin Allen, Avalon a un petit rôle et chante la chanson titre du film d’aventure de science-fiction, Voyage au fond de la mer (1961), un solide succès. Il a tenu un second rôle dans une comédie, Sail a Crooked Ship (1961).
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Avalon a fait équipe avec Ray Milland dans le film de science-fiction, Panique en l’an zéro ! (1962), écrit par Lou Rusoff. Samuel Z. Arkoff, d’American International Pictures (AIP), a déclaré qu’Avalon et Milland ont été associés ensemble parce qu' » ils ont tous deux des types particuliers de followers et la combinaison s’ajoute à une attraction. «
Pour AIP, Avalon a fait un film de guerre avec Tab Hunter, Opération Bikini (1963), en chantant quelques chansons en flash-back. Chez MGM, il tient le rôle principal d’un film d’aventure se déroulant en Afrique, Drums of Africa (1963).
Plus important pour la carrière d’Avalon est un projet initialement écrit par Rusoff, Beach Party (1963). Cette comédie musicale joyeuse mettait en vedette Annette Funicello et était réalisée par William Asher ; Arkoff a déclaré qu’AIP voulait à l’origine que Fabian Forte partage la vedette avec Funicello, mais lorsqu’il s’est avéré indisponible, ils ont opté pour Avalon. Ce fut un grand succès et entraîna plusieurs suites.
Avalon reçut une offre pour apparaître dans un swashbuckler se déroulant dans l’Espagne du Xe siècle sur Fernán González de Castille, Le Castillan (1963), puis il fut dans la première suite de Beach Party, Muscle Beach Party (1963). Ce film est populaire, mais Bikini Beach (1964), où Avalon a un double rôle, l’est encore plus. En août 1964, Avalon annonça qu’il signait pour faire dix films en cinq ans pour AIP.
Pajama Party (1964) était officieusement le quatrième de la série ; c’était une parodie de science-fiction dans laquelle Avalon cédait les fonctions de premier rôle à Tommy Kirk, mais avait un caméo. Il est revenu dans le rôle principal dans Beach Blanket Bingo (1965). Avalon se souviendra plus tard : » C’est mon film dont les gens se souviennent le mieux, et c’était juste beaucoup d’enfants qui s’amusaient beaucoup – un film sur l’amour des jeunes et sur l’opposition des adultes et des personnes âgées… C’était aussi amusant parce que nous avons pu apprendre à faire semblant de sauter en parachute depuis un avion. »
Avalon est apparu dans près de deux douzaines d’épisodes télévisés, notamment The Bing Crosby Show et The Patty Duke Show d’ABC, apparaissant souvent en tant que lui-même. Plus tard, il est devenu un porte-parole national de télévision pour Sonic Drive-In. En 1965, il apparaît dans l’épisode de Combat ! « Brother, Brother » en tant qu’ami d’enfance du Pfc. Kirby, joué par Jack Hogan.
Avalon et Tuesday Weld ont assuré la première partie de Bob Hope dans une comédie, I’ll Take Sweden (1965) pour Edward Small. Pour AIP, il fait équipe avec Dwayne Hickman dans un rip off de Certains l’aiment chaud (1959), Ski Party (1965). Ce studio lui donne le rôle principal dans une comédie de service, Sergent Deadhead (1965), où il joue un autre double rôle. Toute cette activité le rendait réticent à apparaître dans un autre film de « beach party », il laissa donc Hickman jouer le rôle principal dans How to Stuff a Wild Bikini (1965), bien qu’Avalon ait un caméo.
Les performances au box-office de ces derniers films furent décevantes – en particulier Sergeant Deadhead, pour lequel des suites avaient été prévues. Plus populaire fut Dr Goldfoot and the Bikini Machine (1965), une comédie avec Vincent Price et Hickman, pour AIP. Celle-ci fut suffisamment appréciée pour justifier une suite, bien qu’Avalon n’y apparaisse pas, Fabian Forte prenant le relais.
En janvier 1966, Avalon déclara qu’il ne voulait plus faire de films de plage. » Même une mouette quitte la plage de temps en temps et je commence à en avoir un peu marre du sable « , disait-il.
AIP essaya de trouver une nouvelle formule pour Avalon, et lui confia le rôle d’un pilote de stock-car dans Fireball 500 (1966), aux côtés de Fabian et Funicello, pour le réalisateur William Asher. Ce fut un succès moyen, et a conduit à d’autres films de stock-car AIP, mais aucun avec Avalon.
Pour Harry Alan Towers, il joua le rôle principal dans The Million Eyes of Sumuru (1967), et eut un bon rôle dans Skidoo (1968), une comédie d’Otto Preminger. En Angleterre, il a joué dans La Maison hantée de l’horreur (1968) pour l’AIP.
Il a également joué dans un film d’animation.