В конце 60-х - начале 70-х годов Ульянову довелось участвовать еще в двух экранизациях: в 1969 году он снялся в трагикомической роли генерала Чарноты в картине А. Алова и В. Наумова "Бег" по М. Булгакову и через год в роли Егора Булычова в фильме С. Соловьева "Егор Булычов и другие" по М. Горькому.
В 1970 году Ульянов дебютировал в кино как режиссер, поставив фильм "Самый последний день" (в нем он же сыграл и главную роль - участкового милиционера Ковалева). Михаил Ульянов вспоминает: "Тогда я пережил довольно мучительные и непростые дни, а может быть, и недели, раздумывая, остаться в кино режиссером или продолжать играть в театре... В конце концов решил, что все-таки мне будет не всегда удаваться нечто особо своеобразное в кино как режиссеру. А быть просто постановщиком очередных кинокартин мне не хотелось. И мучительно показалось вот так взять и порвать совсем со своим театром, ставшим моим вторым домом. Или первым...
А письма зрителей по поводу этого фильма меня просто изумили. Например: "Зачем вы остановились на этом, почти сказочном материале? Что вас привлекло в этой умилительной фигуре добренького милиционера? Вы же всегда играли людей сильных и волевых, и вдруг образ добродушного и даже мягкотелого человека, который по доброте своей и гибнет?" И таких "зачем" и "почему" разного рода было много...
Однако в те же годы в актерской судьбе Ульянова случилась роль, которой суждено было стать его визитной карточкой на долгие годы. Речь идет о роли маршала Г. Жукова, которую наш герой впервые сыграл в киноэпопее Юрия Озерова "Освобождение". Съемки этой картины начались в 1967 году и продолжались в течение трех лет. По одной из легенд, когда Ю. Озеров сообщил полководцу, что собирается снимать в его роли Ульянова, тот ответил: "Я этого актера знаю. Он плохо не сыграет". Однако знакомство с актером у него было шапочное, во время посещений Театра имени Вахтангова они пару раз здоровались друг с другом. Близкого знакомства между ними так и не состоялось. Михаил Ульянов рассказывает: "С живым Г. Жуковым встретиться мне так и не довелось. И всему виной моя ненастырность, которая иногда изрядно мне мешает.