Doch bald verdient er als Gymnastiklehrer so gut, dass er Ballett-Unterricht nehmen kann. Langsam reift er zum Profi. 1938 debütiert er am Broadway als Chorus-Boy. Das Musical "Pal Joey" ist sein erster Erfolg als Solo-Tänzer, dann holt ihn David O. Selznick nach Hollywood. Zunächst erhält er kleinere Rollen in "For Me and My Girl" (1942, mit Judy Garland), "Thousands Cheer", "Pilot No. 5" oder "The Cross of Lorraine" (Regie: Tay Garnett, alle 1943). 1944 spielt Gene Kelly in dem Rita-Hayworth-Film "Es tanzt die Göttin" von Charles Vidor, im gleichen Jahr "Urlaub in Hollywood" (mit Frank Sinatra), eine Somerset-Maugham-Kriminalgeschichte, von Robert Siodmak inszeniert. 1946 tritt er in Vincente Minnellis "Ziegfelds himmlische Träume" und "Broadway Melodie 1950" auf.
1948 dreht Minnelli mit Judy Garland und Gene Kelly das Cole-Porter-Musical "Der Pirat" und George Sidney den turbulenten Alexandre-Dumas-Film "Die drei Musketiere" mit Kelly als D'Artagnan. Jetzt ist er ein Star. Den weltweiten Durchbruch aber bringt "Ein Amerikaner in Paris" (1951) von Vincente Minnelli mit Leslie Caron. Von den acht Oscars dieses "besten Films des Jahres 1951" geht einer an Kelly für seine vielseitigen Leistungen als Schauspieler, Sänger, Tänzer und Choreograph.
Seither hat dieser Kultfilm zwar an Glanz verloren, doch der naive Charme der bittersüßen Geschichte, die prächtige Choreographie von Gene Kelly und die Musik von George Gershwin haben auch noch heute noch genügend Anziehungskraft. Mit einer brillanten Tanz-Trilogie, mit der sich Gene Kelly gemeinsam mit Stanley Donen erstmals auch als Regisseur präsentiert, macht Kelly Filmgeschichte: "Heut' gehn wir bummeln" von 1949 mit Frank Sinatra, "Du sollst mein Glücksstern sein" (1952) mit Donald O'Connor, Debbie Reynolds, Rita Moreno und Cyd Charisse und "Vorwiegend heiter" (1955) mit Cyd Charisse sind bis heute große Musical-Hits.
Mit "Einladung zum Tanz" (1956) will Kelly einen ganz persönlichen Traum realisieren: Ein Tanz- und Musikfilm ganz ohne Handlung und Dialog. Es wird ein Traumfilm: Drei verschiedene Ballett-Pantomimen: In "Circus" von Jacques Ibert verwendet Kelly das Bajazzo-Motiv mit einem Hauch von "Les enfants du paradis" und "La Strada". Auf die Düsternis folgt turbulentes Vergnügen zur Musik von Nicolai Rimsky-Korssakow, in "Ringelreihn" nach André Previn wird Max Ophüls' "Reigen"-Version tänzerisch nachgestaltet. Kelly hat im Filmmusical einen Typ kreiert, der in seiner Mischung aus Energie und Leichtigkeit, Phantasie und Ehrlichkeit einmalig ist.
War der 13 Jahre ältere Fred Astaire der erste große Tanzsolist im amerikanischen Musik-Film, der den traditionellen Tanzstil zur Perfektion trieb und in mondän eleganten Choreographien als edler Tänzer in Lackschuhen auftrat, so ist Gene Kelly von Anfang an der sportlich kreative Typ, bei dem aus einer alltäglichen Bewegung plötzlich der Tanzrhythmus beginnt. War Kelly der große Choreograph, Tänzer, Sänger und Schauspieler, so blieb er als Regisseur von Komödien und Alltagsgeschichten eher unauffällig, da gelang ihm nicht der große Durchbruch. Dennoch ist sein Lieblingsfilm "Einladung zum Tanz" ein kleines Meisterwerk und brillant sind auch die gemeinsamen Arbeiten mit Stanley Donen. Gene Kelly ist schon lange tot, doch sein Name bleibt in der Filmgeschichte als der des großen Allround-Talents.
Weitere Filme von und mit Gene Kelly: "The Clock" (1945), "Liebe auf den zweiten Blick" (1947), "Spiel zu dritt" (1949), "Blutrache in New York", "Summer Stock" (beide 1950), "The Devil Makes Three" (1952), "Brigadoon", "Crest Of The Wave" (beide 1954), "Straße des Glücks" (1956, auch Regie), "Girls" (1957), "Die Liebe der Marjorie Morningstar" (1958), "Wer den Wind sät" (1959), "Immer mit einem anderen" (1964), "Leitfaden für Seitensprünge" (1966, Regie), "Die Mädchen von Rochefort" (1967), "Vierzig Karat" (1973), "Das gibt's nie wieder" (1974), "Das gibt's nie wieder II" (auch Regie), "Viva Knievel - Der Tod springt mit" (beide 1976), "Xanadu" (1979), "Im Labyrinth der Rache", "That's Dancing!" (beide 1985),"Fackeln im Sturm" (TV-Mehrteiler, 1986), "James Stewart: A Wonderful Life" (1987). Kelly nur als Regisseur: "Babys auf Bestellung" (1958), "Gigot - der Stumme von Montmatre" (1961), "Leitfaden für Seitensprünge" (1966), "Hello, Dolly!" (1969) und "Geschossen wird ab Mitternacht" (1970).