श्वार्ज़नेगर बॉडीबिल्डिंग से अभिनय के कॅरियर में जाना चाहते थे, आखिरकार यह प्राप्त करने में तब कामयाब हुए जब उन्हें 1970 में "हरक्यूलिस इन न्यूयॉर्क" (Hercules in New York) में हरक्यूलिस की भूमिका निभाने के लिए चुना गया था। क्रेडिट लाइन में उनका नाम "अर्नोल्ड स्ट्रांग" दिया गया, फिल्म में उनका उच्चारण इतना मोटा था कि उनके संवाद निर्माण के बाद डब किये गये। अपनी दूसरी फिल्म राबर्ट अल्टमैन निर्देशित "द लांग गुडबाय" (1973) में वे एक बहरे और गूंगेपन के शिकार व्यक्ति के रूप में दिखायी दिये, जिसके बाद उन्होंने और अधिक उल्लेखनीय भूमिका फिल्म "स्टे हंगरी" (1976) में निभाई, जिसके लिए उन्हें गोल्डन ग्लोब फॉर न्यू मेल स्टार ऑफ़ द ईयर से सम्मानित किया गया। श्वार्ज़नेगर ने अपने अभिनय कॅरियर के विकास में अपने शुरुआती संघर्ष की चर्चा की है। "शुरू में मेरे लिए बहुत मुश्किल था। मुझसे एजेंटों और कास्टिंग के लोगों ने कहा कि मेरा शरीर 'बहुत अजीब' है और मेरा लहजा मजाकिया है और मेरा नाम बहुत लंबा है। तुम इसे नाम कहते हो और मुझे नाम बदलना पड़ा. असल में, हर जगह मुझे लौटा दिया गया, मुझसे कहा गया कि मेरे लिए कोई जगह नहीं है।"

श्वार्ज़नेगर ने बॉडी बिल्डिंग के तत्वों की नाटकीयता वाली फिल्म "पंपिग आयरन" में ध्यान आकर्षित किया और उनकी पहचान बनी। 1991 में श्वार्ज़नेगर ने इस फिल्म के सभी अधिकार खरीदे, जिसमें उसके दृश्यांकन और उससे जुड़ी स्टिल फोटोग्राफी भी शामिल थी। श्वार्ज़नेगर ने "द इनक्रेडिबल हल्क" (The Incredible Hulk) के टाइटल रोल (शीर्षक भूमिका) की भूमिका के लिए आडिशन दिया था लेकिन अपने कद के कारण उन्हें यह भूमिका नहीं मिली। बाद में लो फेर्रिग्नो को डॉ॰डेविड बैनर के अहंकारी होने की भूमिका दी गयी। श्वार्जनेगर किर्क डगलस और एन-मार्ग्रेट के साथ 1979 की कॉमेडी "द विलेन" में दिखायी दिये। 1980 में वे 1950 के दशक की अभिनेत्री जेने मेंसफिल्ड पर बनी बायोपिक (biopic) में मेंसफिल्ड के पति मिकी हर्गीताय की भूमिका निभायी.

श्वार्ज़नेगर की सफल फिल्म 1982 में तलवार और टोने पर आधारित लोकगाथा "कॉनन द बर्बरियन" थी, जो बॉक्स ऑफिस पर हिट रही। उसके बाद एक अगली कड़ी (सिक्वल) "कॉनन द डिस्ट्रायर" 1984 में आयी, हालांकि उसका बॉक्स ऑफिस पर प्रदर्शन निराशाजनक रहा। 1983 में श्वार्जनेगर प्रोमोशनल वीडियो में "कार्निवल इन रियो" में लिये गये।
1984 में उन्होंने पहली बार तिहरे चरित्र वाली भूमिका निभाई और जिसके बारे में कुछ का कहना था कि निर्देशक जेम्स कैमरून की विज्ञान-कथा थ्रिलर फिल्म "द टर्मिनेटर" में उन्होंने अपने अभिनय कॅरियर की प्रमुख भूमिका निभायी है। "द टर्मिनेटर" के बाद श्वार्ज़नेगर ने 1985 में "रेड सोंजा" बनायी जो "बिना निशान छोड़े डूब गयी"

1980 के दशक के दौरान दर्शकों ने एक्शन फिल्मों में रुचि दिखायी और श्वार्जनेगर तथा सिलवेस्टर स्टॉलन अंतरराष्ट्रीय सितारे बन गये। श्वार्ज़नेगर की भूमिकाओं में अपनी हंसी उड़ाना, अक्सर खुद पर हंसने की भावना (जिसमें कई बार मशहूर बुरे मजाक) उनकी बहुत गंभीर एक्शन हीरो की भूमिकाओं को अलग बनाती है। उनकी वैकल्पिक-ब्रह्मांड कॉमेडी/रोमांचक (थ्रिलर) "लास्ट एक्शन हीरो" में उनकी फिल्म "टर्मिनेटर 2: जजमेंट डे" के पोस्टर को लिया गया, जिसमें काल्पनिक वैकल्पिक ब्रह्मांड में उसके स्टार सिलवेस्टर स्टॉलन स्टार थे।

एक हॉलीवुड के सुपरस्टार के रूप में अपने आगमन के बाद उन्होंने कई सफल फिल्में: "कमांडो" (1985), "रा डील" (1986), "द रनिंग मैन" (1987) और "रेड हीट" (1988) दीं। "प्रिडेटर" (1987) उनकी एक और सफल फिल्म थी, जिसमें श्वार्ज़नेगर ने प्रमुख भूमिका अदा की जिसमें मिनेसोटा के भावी गवर्नर जेस वेंतुरा (वेंतुरा "द रनिंग मैन" और "बैटमैन एंड रॉबिन" में भी श्वार्ज़नेगर के साथ दिखायी दिये) और केंटुकी के गवर्नरपद के भावी प्रत्याशी सोनी लैंडधम ने भी अभिनय किया।

"ट्विन्स" -Twins (1988) में डैनी देवितो के साथ एक कॉमेडी की जिसमें गति का एक परिवर्तन किया गया है और यह सफल भी साबित हुई। "टोटल रिकाल" (1990) में श्वार्ज़नेगर को शुद्ध 10 मिलियन डॉलर और कुल कमाई की 15% आय हुई और व्यापक रूप प्रशंसा हुई, जो फिलिप के. डिक की छोटी कहानी "वी केन रिमेम्बर इट फॉर यू होलसेल" पर आधारित एक विज्ञान-कथा थी, जिसका निर्देशन पॉल वेरहोएवेन ने किया था। "किंडेरगार्टन कॉप" (1990) में निर्देशक इवान रिटमैन उनके साथ फिर जुड़े जिन्होंने उन्हें "ट्विन्स" में निर्देशन दिया था।

श्वार्ज़नेगर को निर्देशन का भी थोड़े समय के लिए शौक चढ़ा था, पहले 1990 में TV धारावाहिक "टेल्स फ्राम द क्रिप्ट" के एक एपिसोड जिसका शीर्षक "द स्विच" और उसके बाद 1992 में टेलीमूवी "क्रिसमस इन कनेक्टिकट" का निर्देशन किया। उसके बाद उन्होंने निर्देशन नहीं किया। 

श्वार्ज़नेगर की उच्चतम वाणिज्यिक ऊंचाई "" 1991 में उनके टाइटल रोल के रूप में उनकी वापसी है, जो 1991 की सबसे ज्यादा आय प्राप्त करने वाली फिल्म थी। 1993 में राष्ट्रीय थिएटर मालिक एसोसिएशन (नेशनल एसोसिएशन ऑफ़ थिएटर ओनर्स) ने उन्हें "दशक का अंतरराष्ट्रीय सितारा" (इंटरनेशनल स्टार ऑफ़ डिकेड) का खिताब दिया। उनकी अगली फिल्म परियोजना 1993 की खुद को अवगत करने सम्बंधी एक्शन कॉमेडी नकल "लास्ट एक्शन हीरो" के "जुरासिक पार्क" के मुकाबले जारी हुई, बॉक्स ऑफिस तदनुसार प्रभावित हुआ। उनकी अगली फिल्म कॉमेडी ड्रामा "ट्रू लाइज" -True Lies (1994) थी, जो एक बहुत ही लोकप्रिय जासूसी फिल्म है और श्वार्ज़नेगर "द टर्मिनेटर" के निर्देशक जेम्स कैमरून के साथ फिर से इसमें थे और वे जेमी ली कर्टिस के अपोजिट (विपरीत) दिखाई दिये।

उसके बाद शीघ्र ही कॉमेडी "जूनियर" -Junior (1994) आयी, जो उनके अंतिम तीन उपक्रमों में से एक थी और जिसमें वे इवान रिटमैन और पुनः डैनी देवितो के साथ सह-अभिनेता थे। इस फिल्म ने श्वार्जनेगर को इस बार सर्वश्रेष्ठ अभिनेता संगीत या हास्य (बेस्ट एक्टर म्यूजिकल आर कॉमेडी) के लिए उनका दूसरा गोल्डन ग्लोब नामांकन दिलाया। ऐसा ही उनके एक्शन थ्रीलर "इरेजर" -Eraser (1996) और कॉमिक बुक पर आधारित "बैटमैन और रोबिन" (1997) में हुआ, जिसमें उन्होंने खलनायक मि.फ्रीज़ का किरदार निभाया था। पीठ की चोट के अच्छा होने से पहले यह उनकी अंतिम फिल्म थी। "बैटमैन एंड रॉबिन" के आलोचनात्मक रूप से विफल रहने और बॉक्स ऑफिस पर महत्वपूर्ण असफलता के बाद श्वार्जनेगर के कॅरियर में गिरावट आनी शुरू हुई।

कई परियोजनाओं की घोषणा की गयी जिसमें श्वार्ज़नेगर स्टार थे, जिसमें "प्लेनेट ऑफ़ द एप्स" का रिमेक, "आई एम लिजेंड" का एक नया फिल्म संस्करण और क्वेंटिन तरन्तिनो द्वारा लिखी गयी पटकथा वर्ल्ड वार II फिल्म थी, जिसमें श्वार्ज़नेगर तीसरी बार ("जूनियर" और "किंडरगार्टन कॉप" के बाद) एक ऑस्ट्रियन की भूमिका में दिखायी देते.

इसके बजाय, वे एक अंतराल के बाद अलौकिक थ्रिलर "एंड ऑफ़ डेज" -End of Days (1999) के साथ लौटे, जिसके बाद उनकी एक्शन फिल्मे "द 6थ डे" -The 6th Day (2000) और "कोलेटरल डैमेज" -Collateral Damage (2002) आयीं लेकिन सब बॉक्स ऑफिस पर अच्छा प्रदर्शन करने में कामयाब नहीं हुईं."" 2003 में वे टाइटल रोल में तीसरी बार दिखायी दिये "" जिसने करीब 150 मिलियन डॉलर तक की घरेलू कमाई की।

2002 में श्वार्जनेगर के प्रति श्रद्धा ज्ञापित करने के लिए एक स्थानीय सांस्कृतिक सहयोग मंच स्टैंडपार्क ने केंद्रीय ग्राज़ के एक पार्क में 25-मीटर (82 फुट) ऊंची "टर्मिनेटर" की प्रतिमा के निर्माण की योजना का प्रस्ताव रखा। श्वार्जनेगर ने कथित तौर पर कहा था कि वे इससे खुश हैं, लेकिन उन्होंने सोचा कि इस पैसे को बेहतर सामाजिक परियोजनाओं और विशेष ओलंपिक खेलों पर खर्च किया जाये.

जिन नवीनतम फ़िल्मों में वे दिखायी देंगे, उनमें उनकी 3-सेकंड की विशेष भूमिका वाली "द रनडाउन" (AKA, "वेलकम टू द जंगल", द रॉक और 2004 की रीमेक "अराउंड द वर्ल्ड इन 80 डेज" है, जिसमें वे पहली बार परदे पर एक्शन स्टार जैकी चेन के साथ दिखाई देंगे।

श्वार्ज़नेगर ने बैरन वॉन स्ट्यूबेन को "लिबर्ट्री किड्स" के एपिसोड 24 ("वैली फोर्ज") में अपनी आवाज दी। 2005 में वे स्वयं अपने ही रूप में फिल्म "द किड्स एंड आई " में दिखायी दिये।

श्वार्ज़नेगर के "टर्मिनेटर साल्वेशन" में रोलाण्ड किचकिंगेर के साथ मूल T-800 मॉडल के रूप में दिखायी देने की अफवाह फैली. श्वार्ज़नेगर ने इसमें अपने शामिल होने से इनकार किया लेकिन बाद में पता चला था कि वे थोड़ी देर के लिए दिखायी देंगे यद्यपि वे नयी फुटेज की शूटिंग नहीं करेंगे और उनकी छवि पहली टर्मिनेटर फिल्म के स्टाक फुटेज से फिल्म में डाली जायेगी.

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