 | American Badass: A Michael Madsen Retrospective (2022) als Self |
 | Frank and Ava (2020) als Sheriff Lloyd |
 | Wim Wenders, Desperado (2020) als Self (archive footage) |
 | Linda Ronstadt: The Sound of My Voice (2019) als Self (archive footage) |
 | Lucky (2017) als Lucky |
 | Sick Of It All (2017) als Harry The News Reporter |
 | Walking the Mile (2014) als Self (archive footage) |
 | Fishtail (2014) als Narrator |
 | Carlos Spills the Beans (2014) als Rhino |
 | 9 Full Moons (2013) als Dimitri |
 | The Last Stand (2013) als Mr. Parson |
 | Char·ac·ter (2012) als Self |
 | Seven Psychopaths (2012) als Man in Hat |
 | Harry Dean Stanton: Partly Fiction (2012) als Self |
 | The Avengers (2012) als Security Guard |
 | This Must Be the Place (2011) als Robert Plath |
 | Rango (2011) als Balthazar (voice) |
| | Harry Dean Stanton: Crossing Mulholland (2011) |
| | Athena (2010) als Bill |
 | On Holiday (2010) als Josh the Roommate's Dad |
 | The Open Road (2009) als Amon |
 | Mr. Warmth: The Don Rickles Project (2007) als Self |
 | Being Michael Madsen (2007) als Self |
 | Lynch 2 (2007) als Self |
 | The Good Life (2007) als Gus |
 | Buy the Ticket, Take the Ride (2006) als Self |
 | Inland Empire (2006) als Freddie Howard |
 | You, Me and Dupree (2006) als Curly (uncredited) |
 | Alien Autopsy (2006) als Harvey |
 | Alpha Dog (2006) als Cosmo Gadabeeti |
 | Harry Zen Stanton (2006) als Himself |
 | The Wendell Baker Story (2005) als Skip Summers |
 | Sam Peckinpah's West: Legacy of a Hollywood Renegade (2004) als Self |
 | Dig! (2004) als Self |
 | Chrystal (2004) als Pa Da |
 | The Big Bounce (2004) als Bob Rogers, Sr. |
 | The Beast Within: Making Alien (2003) als Self |
 | Anger Management (2003) als Blind Man (uncredited) |
 | Ginostra (2003) als Del Piero |
 | Bukowski: Born Into This (2003) als Himself |
 | Hunter Goes to Hollywood (2003) als Himself |
 | Sonny (2002) als Henry |
 | The Short Films of David Lynch (2002) als Slim |
 | Sand (2002) als Leo |
 | The Animal (2001) als Hunter (uncredited) |
 | The Pledge (2001) als Floyd Cage |
 | The Man Who Cried (2000) als Felix Perlman |
 | The Green Mile (1999) als Toot-Toot |
 | The Straight Story (1999) als Lyle |
 | Stephen King: Shining in the Dark (1999) als Self |
 | Ballad of the Nightingale (1999) als Jean-Paul |
 | A Civil Action (1998) als Land Watcher (uncredited) |
 | The Mighty (1998) als Grim |
 | Fear and Loathing in Las Vegas (1998) als Judge |
 | Fire Down Below (1997) als Cotton Harry |
 | She's So Lovely (1997) als Tony 'Shorty' Russo |
 | Midnight Blue (1997) als Eric |
 | Playback (1996) als Ernie Fontenot |
 | Down Periscope (1996) als Lt. Howard |
 | Never Talk to Strangers (1995) als Max Cheski |
 | Les Cent et une nuits de Simon Cinéma (1995) als Mute Actor in Hollywood (uncredited) |
 | Blue Tiger (1994) als Smith |
 | Against the Wall (1994) als Hal |
| | Warren Oates: Across the Border (1993) als Self |
 | Cruise Control (1992) |
 | Hostages (1992) als Frank Reed |
 | Man Trouble (1992) als Redmond Layls |
 | Twin Peaks: Fire Walk with Me (1992) als Carl Rodd |
 | Payoff (1991) als Hook |
 | Wild at Heart (1990) als Johnnie Farragut |
 | Motion and Emotion: The Road to 'Paris, Texas' (1990) als Self |
 | Motion and Emotion: The Films of Wim Wenders (1990) als Self |
 | The Fourth War (1990) als Gen. Hackworth |
 | Twister (1989) als Cleveland |
 | Dream a Little Dream (1989) als Ike Baker |
 | Monster Maker (1989) als Chancey Bellow |
 | Les Français vus par (1988) als (Segment "The Cowboy and the Frenchman") |
 | Mr. North (1988) als Henry Simmons |
 | The Last Temptation of Christ (1988) als Paulus |
 | Stars & Bars (1988) als Loomis Gage |
 | Roy Orbison and Friends: A Black and White Night (1988) als Self - Audience Member |
 | The Cowboy and the Frenchman (1988) als Slim |
 | Slam Dance (1987) als Det. Benjamin Smiley |
 | Rip Van Winkle (1987) als Rip Van Winkle |
 | Pretty in Pink (1986) als Jack Walsh |
 | Fool for Love (1985) als Old Man |
 | One Magic Christmas (1985) als Gideon |
 | The Care Bears Movie (1985) als Brave Heart Lion (singing voice) |
 | Terror in the Aisles (1984) als Brett (archive footage) (uncredited) |
 | The Bear (1984) als Coach Thomas |
 | Red Dawn (1984) als Mr. Eckert |
 | Paris, Texas (1984) als Travis |
 | UFOria (1984) als Brother Bud Sanders |
 | Repo Man (1984) als Bud |
 | Christine (1983) als Rudolph Junkins |
 | I Want to Live (1983) als Emmett Perkins |
 | Young Doctors in Love (1982) als Dr. Oliver Ludwig |
 | One from the Heart (1982) als Moe |
 | Escape from New York (1981) als Harold 'Brain' Helman |
 | Private Benjamin (1980) als Sgt. Jim Ballard |
 | The Oldest Living Graduate (1980) als Mike |
 | The Black Marble (1980) als Philo Skinner |
 | La Mort en direct (1980) als Vincent Ferriman |
 | The Rose (1979) als Billy Ray |
 | Wise Blood (1979) als Asa Hawks |
 | Alien (1979) als Brett |
 | Flatbed Annie & Sweetie Pie: Lady Truckers (1979) als C.W. Douglas |
 | Straight Time (1978) als Jerry Schue |
 | Renaldo and Clara (1978) als Lafkezio |
 | The Missouri Breaks (1976) als Calvin |
 | The Ransom of Red Chief (1975) als Sam |
 | 92 in the Shade (1975) als Carter |
 | Farewell, My Lovely (1975) als Billy Rolfe |
 | The Fortune (1975) als Prisoner in Holding Cell (uncredited) |
 | The Legendary Curse of the Hope Diamond (1975) als President Warren G. Harding |
 | Rancho Deluxe (1975) als Curt |
 | Rafferty and the Gold Dust Twins (1975) als Billy Winston |
 | Win, Place or Steal (1975) als Jack |
 | The Godfather Part II (1974) als F.B.I. Man #1 |
 | Cockfighter (1974) als Jack Burke |
 | Zandy's Bride (1974) als Songer |
 | Where the Lilies Bloom (1974) als Kiser Pease |
 | Dillinger (1973) als Homer Van Meter |
 | Pat Garrett & Billy the Kid (1973) als Luke |
 | Cry for Me, Billy (1972) als Luke Todd |
 | Cisco Pike (1972) als Jesse Dupre |
 | Two-Lane Blacktop (1971) als Oklahoma Hitchhiker |
 | The Intruders (1970) als Whit Dykstra (as Dean Stanton) |
 | Kelly's Heroes (1970) als Pvt. Willard |
 | Rebel Rousers (1970) als Randolph Halverson |
 | Lanton Mills (1969) als Lanton |
 | The Mini-Skirt Mob (1968) als Spook |
 | Day of the Evil Gun (1968) als Sergeant Parker |
 | Cool Hand Luke (1967) als Tramp |
 | The Hostage (1967) als Eddie (as Dean Stanton) |
 | A Time for Killing (1967) als Sgt. Dan Way |
 | The Dangerous Days Of Kiowa Jones (1966) als Jelly |
 | Ride in the Whirlwind (1966) als Blind Dick |
 | The Man from the Diners' Club (1963) als Beatnik (uncredited) |
 | How the West Was Won (1962) als Gant Henchman (uncredited) |
 | Hero's Island (1962) als Dixey Gates |
 | The Adventures of Huckleberry Finn (1960) als Slave Catcher |
 | Escape to Sonoita (1960) als Lemon |
 | A Dog's Best Friend (1959) als Roy Janney |
 | The Jayhawkers! (1959) als Deputy Smallwood |
 | Pork Chop Hill (1959) als BAR Soldier (uncredited) |
 | The Proud Rebel (1958) als Jeb Burleigh |
 | Revolt at Fort Laramie (1957) als Rinty |
 | Tomahawk Trail (1957) als Pvt. Miller |
 | The Wrong Man (1956) als Department of Corrections Employee (uncredited) |
| | Young Maverick - Dead Man's Hand als Pokey Tindle |