В 1957 году на экраны вышел фильм "Летят журавли" режиссера Михаила Калатозова, в котором Баталов хоть и сыграл небольшую по экранному времени роль - Бориса Бороздина, - однако эта роль стала одной из лучших в актерской биографии нашего героя. И в том, что картина стала единственной игровой полнометражной лентой советского производства, получившей в Каннах в 1958 году "Золотую пальмовую ветвь", была немалая заслуга именно Баталова.
Конец 50-х годов для Баталова прошел под знаком его любимого режиссера - И. Хейфица. Тогда он снялся сразу в двух его картинах: "Дорогой мой человек" и "Дама с собачкой". По словам самого А. Баталова: "Дама с собачкой" была для меня очень важна как поворот к настоящей актерской работе. Просто потому что я мхатовец. Вырос там, и, конечно, надо было сыграть что-то из Чехова. Однако если бы не Хейфиц, который дал мне роль Гурова, за что его очень осуждали, то не видать бы мне классических ролей как своих ушей".
По словам большинства критиков, исполнение роли Гурова было большой принципиальной победой Баталова, заставившей говорить о нем как о зрелом и разностороннем актере.
В 1958 году А. Баталов поставил на "Ленфильме" свою первую самостоятельную работу - фильм "Шинель" по Н. Гоголю.
В 1961 году на "Мосфильме" режиссер Михаил Ромм приступил к съемкам фильма "Девять дней одного года", рассказывающем о физиках-атомщиках. На одну из главных ролей в нем - молодого ученого Гусева, который получил смертельное облучение (прообразом этого человека был режиссер Владимир Скуйбин, который был неизлечимо болен, однако продолжал снимать фильмы), должен был пробоваться Баталов.