Rozpoczął karierę filmową
W 1935 roku Fonda zadebiutował w filmie The Farmer Takes a Wife, u boku Janet Gaynor. Choć Fonda stworzył tę rolę na scenie, nie był pierwszym wyborem do wersji ekranowej. Jego kreacja spotkała się z dużym zainteresowaniem krytyków. W recenzji filmu Andre Sennwald z The New York Times napisał: „Pan Fonda, w swoim debiucie filmowym, jest jasną, szczególną gwiazdą tej okazji. Jako cnotliwy chłopiec z farmy gra z niezwykle ujmującą prostotą, która szybko uczyni go jednym z naszych najatrakcyjniejszych aktorów filmowych.” Fonda natychmiast zaczął kręcić amerykańskie filmy typu epickiego, w tym The Trail of the Lonesome Pine (1936) i stał się uznaną gwiazdą filmową. Pomimo sukcesu w Hollywood, Fonda nadal występował zarówno w filmach jak i w teatrze w Nowym Jorku. W 1936 roku poślubił swoją drugą żonę, Frances Seymour Brokaw. Mieli razem dwoje dzieci, Jane i Petera, z których oboje zostali później aktorami.
W 1939 roku, pierwszy film Fondy z reżyserem Johnem Fordem, Młody pan Lincoln, otrzymał wiele pochwał. Był to początek owocnego związku twórczego. Fonda pojawiła się w wielu filmach Forda, podobnie jak inna legenda ekranu, John Wayne. Po nakręceniu przez parę filmu Drums Along the Mohawk (1939), Ford chciał obsadzić go w roli Toma Joada w ekranizacji Gron gniewu Johna Steinbecka z 1940 roku. Aby zapewnić sobie tę rolę, Fonda musiał jednak podpisać siedmioletni kontrakt z wytwórnią 20th Century-Fox. W efekcie powstała jedna z najlepszych ról Fondy, która ugruntowała jego reputację jako aktora emocjonalnie szczerego i silnego. Niestety, kontrakt oznaczał również, że Fonda został zmuszony do przyjęcia ról, na które prawdopodobnie nie zgodziłby się w innym przypadku. Na przykład, w 1941 roku wystąpił w komedii „Lady Eve”. Choć otrzymał za nią kilka pochwał, gatunek ten jako całość nie był jego mocną stroną.
W początkach lat 40-tych, podczas rozpoczęcia amerykańskiego zaangażowania w II wojnę światową, Fonda chciał służyć w wojsku. Szef 20th-Centur Fox, Darryl Zanuck, pracował za kulisami, aby zapewnić, że tak się nie stanie. Po ukończeniu w 1942 roku filmów „Nieśmiertelny sierżant” i „Incydent w Ox-Bow” Fonda zgłosił się na ochotnika do Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, choć został zwolniony z obowiązku służby. Fonda pracował w wywiadzie operacyjnym i lotniczym. Za swoje bohaterstwo został odznaczony Brązową Gwiazdą i odznaczeniem prezydenckim. Przed zwolnieniem w 1945 roku, Fonda osiągnął stopień porucznika.
Po zakończeniu służby, Fonda na krótko powrócił do filmu, zanim skoncentrował się na teatrze. Po jego spokojnym i odważnym występie jako Wyatt Earp w filmie Johna Forda Moja kochana Clementine (1946), Fonda pojawił się w filmie Forda Fort Apache (1948). Rola Fondy w Fort Apache pokazała inną stronę jego aktorskich możliwości: jego postać była mroczniejsza, wredniejsza i nieco duszna. Była to jego ostatnia główna rola filmowa na siedem lat.
W 1948 roku Fonda powrócił na Broadway i wystąpił w sztuce Mister Roberts. Nie opuścił żadnego z 1077 występów, a później twierdził, że była to jedna z jego ulubionych ról. Fonda był chwalony za swoje osiągnięcia, otrzymując uznanie krytyków za swoje autentyczne występy. Później odtworzył tę rolę podczas krajowego tournée. Podczas kręcenia Mister Roberts, burzliwe małżeństwo Fondy z Frances Seymour Brokaw dobiegło końca. Niestabilna psychicznie przez większość czasu trwania ich małżeństwa, popełniła samobójstwo 14 października 1950 roku, kiedy Fonda zażądał rozwodu. Fonda ożenił się po raz trzeci z Susan Blanchard, 28 grudnia 1950 roku. Adoptował jej córkę, Amy, z poprzedniego związku. Para rozwiodła się w 1956 roku.
Podczas gdy Fonda kontynuował występy na Broadwayu w latach 50-tych, w takich sztukach jak Point of No Return (1951) i The Caine Mutiny Court Martial (1953), powrócił również do filmu. Jego pierwszym projektem była filmowa wersja Mister Roberts (1955). Była to ostatnia współpraca Fondy z Johnem Fordem, który na prośbę Fondy przejął stery reżyserskie. Mieli oni jednak całkowicie odmienne zdanie na temat interpretacji, co doprowadziło do fizycznych starć. Ford zachorował i nie był w stanie dokończyć pracy, więc reżyserię przejął Mervyn Le Roy. Mimo to Fonda nigdy nie był zadowolony z tego, jak ten film wypadł.
Fonda odnosił mieszane sukcesy filmowe w latach 50-tych, 60-tych i 70-tych. Choć wielu krytyków uważało, że źle obsadzono go w roli Pierre’a, inni chwalili jego pracę w Wojnie i pokoju (1956). Jedynym filmem, w którym Fonda wystąpił jako producent filmowy, był „Dwunastu gniewnych ludzi” z 1957 roku, w którym zagrał również główną rolę ławnika ratującego życie oskarżonego. Na początku lat 60. zagrał role polityczne w kilku filmach, m.in. prezydenta Stanów Zjednoczonych w filmie Fail-Safe (1963). Fonda nadal odkrywał swoją mroczną stronę, kilkakrotnie wcielając się w czarne charaktery, głównie w westernach takich jak Firecreek (1968) i Pewnego razu na Zachodzie (1969) Sergio Leone. Fonda poślubił swoją czwartą żonę, hrabinę Adferę Franchetti, 10 marca 1957 roku. Rozwiedli się w 1962 roku. Fonda ożenił się po raz piąty i ostatni z modelką i stewardessą Shirlee Adams, w 1965 roku.
Profesjonalnie, Fonda skoncentrował się na teatrze i telewizji. W 1959 roku był współproducentem i gwiazdą krótkometrażowego serialu The Deputy. W 1962 roku powrócił na Broadway, by wystąpić w A Gift of Time u boku Olivii De Havilland. W latach 1971-72 Fonda po raz drugi spróbował swoich sił w serialu telewizyjnym, wcielając się w rolę patriarchy w serialu The Smith Family. Jedną z ostatnich większych ról teatralnych Fondy była rola Clarence’a Darrowa w jednoosobowym show. W latach 1974-1975 Fonda występował w tej roli na Broadwayu i podczas krajowego tournée. Przed jednym z występów zasłabł za kulisami i musiał mieć wszczepiony rozrusznik serca. Stało się to początkiem częstych problemów zdrowotnych. Pomimo częstych hospitalizacji, Fonda kontynuował pracę.
Ostatnia rola filmowa Fondy była jedną z jego najbardziej pamiętnych i docenionych. W 1981 roku wystąpił w filmie „Nad złotym stawem” jako niepokorny stary profesor, który zastanawia się nad swoim życiem, próbuje pogodzić się z córką (graną przez córkę Fondy, Jane) i zmierzyć się z własnymi lękami przed śmiercią. Vincent Canby z The New York Times napisał „Pan Fonda daje jedną z największych ról w swojej długiej, prawdziwie wybitnej karierze. Oto aktorstwo filmowe najwyższej próby – oglądając go w „On Golden Pond”, widzimy inteligencję, siłę i wdzięk talentu, który dojrzewał na ekranie przez prawie 50 lat.” Za tę rolę Fonda zdobył swojego jedynego Oscara, na krótko przed śmiercią. Zmarł na niewydolność serca 12 sierpnia 1982 roku w Los Angeles w Kalifornii. Miał 77 lat.