En los años 60 su carrera comenzó a despegar, destacándose en Broadway y en la pantalla grande con películas como Lilith (1964) y Bonnie and Clyde (1967), donde su papel de Buck Barrow le valió su primera nominación al Oscar, pero el verdadero estrellato llegó en 1971 con The French Connection, donde interpretó al detective Jimmy "Popeye" Doyle, papel que le valió su primer Premio de la Academia como Mejor Actor.
Desde entonces, Hackman encadenó una serie de actuaciones magistrales que lo convirtieron en un ícono del cine y se destacó por su versatilidad, interpretando papeles memorables en películas como The Poseidon Adventure (1972), The Conversation (1974) de Francis Ford Cóppola, Superman (1978) como el villano Lex Luthor, Mississippi Burning (1988) y Unforgiven (1992), donde, bajo la dirección de Clint Eastwood, ganó su segundo Oscar como Mejor Actor de Reparto por su papel del despiadado sheriff "Little" Bill Daggett.
En los años 90 estuvo en la cima con películas como The Firm (1993), Get Shorty (1995), Enemy of the State (1998) y The Royal Tenenbaums (2001), con la que ganó un Globo de Oro al Mejor Actor, pero, tras su participación en Welcome to Mooseport (2004), Hackman anunció su retiro definitivo de la actuación, optando por una vida más tranquila lejos de los reflectores, por lo cual dejó Los Ángeles para mudarse y vivir en la tranquilidad de Nuevo México, supuestamente, porque sufría de problemas cardíacos.
Hackman estuvo casado previamente con Faye Maltese, con quien tuvo tres hijos: Christopher, Elizabeth y Leslie. La pareja se divorció en 1986 después de 30 años de matrimonio. En una entrevista en 2000, Hackman reconoció que fue difícil para sus hijos crecer bajo la sombra de su éxito. “No podía estar siempre en casa con ellos cuando crecían, y luego, viviendo en California, mi éxito siempre estuvo presente en sus vidas”, dijo.
Con Betsy Arakawa, Hackman encontró un compañerismo sólido. La pareja compartía su amor por la música, el arte y la vida tranquila en Santa Fe. Arakawa, una pianista clásica, fue una figura clave en la vida del actor, apoyándolo en su transición hacia la escritura y ayudándolo a diseñar su hogar, que fue destacado en Architectural Digest en 1990.