 | The Shepherd (2023) als Johnny Kavanagh |
 | Mob Land (2023) als Bodie Davis |
 | Die Hart (2023) als Ron Wilcox |
 | Paradise City (2022) als Buck |
 | American Badass: A Michael Madsen Retrospective (2022) als Self |
 | The Princess (2022) als Self (archive footage) (uncredited) |
 | Mr. Saturday Night (2021) als Self (archive footage) |
 | QT8: The First Eight (2019) als Self (archive footage) |
 | The Fanatic (2019) als Moose |
 | The Poison Rose (2019) als Carson Philips |
 | Trading Paint (2019) als Sam |
 | Speed Kills (2018) als Ben Aronoff (Don Aronow) |
 | Studio 54 (2018) als Self (archive footage) |
 | Gotti (2018) als John Gotti |
 | Saturday Night Fever: The Ultimate Disco Movie (2017) als Self |
 | The Grease Story (2017) als Danny Zuko |
 | Princess Diana: Her Life, Her Death, the Truth (2017) als Self (archive footage) |
 | Stayin' Alive: A Grammy Salute to the Music of the Bee Gees (2017) als Self - Host |
 | John Travolta, le miraculé d'Hollywood (2017) als Self - Actor (archive footage) |
 | David Blaine: Beyond Magic (2016) als Self |
 | In a Valley of Violence (2016) als The Marshal |
 | Close Encounters with Vilmos Zsigmond (2016) als Self |
 | I Am Wrath (2016) als Stanley Hill |
 | Criminal Activities (2015) als Eddie |
 | Life on the Line (2015) als Beau |
 | Urban Cowboy: The Rise and Fall of Gilley's (2015) als Self |
 | Going Clear: Scientology and the Prison of Belief (2015) als Self (archive footage) |
 | The Forger (2014) als Raymond Cutter |
 | And the Oscar Goes To... (2014) als Self (archive footage) |
 | Killing Season (2013) als Emil Kovac |
 | Quentin Tarantino: 20 Years of Filmmaking (2012) als Self |
 | Close Up (2012) als Self (archive footage) |
 | Casting By (2012) als Self |
 | Savages (2012) als Dennis |
 | Final Cut: Hölgyeim és uraim (2012) als (archive footage) |
 | Paul Williams Still Alive (2011) als Self (archive footage) |
 | I'm Still Here (2010) als Self (archive footage) (uncredited) |
 | From Paris with Love (2010) als Charlie Wax |
 | Old Dogs (2009) als Charlie |
 | Waking Sleeping Beauty (2009) als Self (archive footage) |
 | The Taking of Pelham 1 2 3 (2009) als Ryder |
 | Bolt (2008) als Bolt (voice) |
 | Hollywood Singing and Dancing: A Musical History (2008) als Self |
 | Hairspray (2007) als Edna Turnblad |
 | Brando (2007) als Self |
 | Wild Hogs (2007) als Woody Stevens |
 | Tony Bennett: An American Classic (2006) als Self |
 | Lonely Hearts (2006) als Elmer Robinson |
 | Magnificent Desolation: Walking on the Moon (2005) als Jim Irwin |
 | Everyday Heroes: Real Stories from Real Firefighters (2005) |
 | Be Cool (2005) als Chili Palmer |
 | Bio. (2005) als Self |
 | Ladder 49 (2004) als Captain Mike Kennedy |
 | A Love Song for Bobby Long (2004) als Bobby Long |
| | Crossings: John Woo (2004) als Self |
 | John Travolta: The Inside Story (2004) als Self |
 | The Punisher (2004) als Howard Saint |
| | John Travolta Remembers James Cagney (2003) als Self |
 | Basic (2003) als DEA Agent Tom Hardy |
| | Hollywood Rocks the Movies: The 1970s (2002) als Self - Interviewee (archive footage) |
 | Pulp Fiction: The Facts (2002) als Self (archive footage) |
 | Austin Powers in Goldmember (2002) als John Travolta / Famous Goldmember ('Austinpussy') |
 | Domestic Disturbance (2001) als Frank Morrison |
 | Swordfish (2001) als Gabriel Shear |
 | Lucky Numbers (2000) als Russ Richards |
 | Making of Pulp Fiction (2000) als Self |
 | Battlefield Earth (2000) als Terl |
 | The General's Daughter (1999) als Warrant Officer Paul Brenner |
 | Our Friend, Martin (1999) als Kyle's Dad (voice) |
| | Forever Hollywood (1999) als Self |
 | A Civil Action (1998) als Jan Schlichtmann |
 | The Thin Red Line (1998) als Brig. Gen. David Quintard |
 | Welcome to Hollywood (1998) als John Travolta |
 | Bee Gees: One Night Only (1998) als Self - Video Recording |
 | Off the Menu: The Last Days of Chasen's (1998) als Self |
 | Primary Colors (1998) als Jack Stanton |
 | Mad City (1997) als Sam Baily |
 | She's So Lovely (1997) als Joey Germoni |
 | Face/Off (1997) als Sean Archer |
 | Michael (1996) als Michael |
 | Phenomenon (1996) als George Malley |
 | Orientation: A Scientology Information Film (1996) |
 | Broken Arrow (1996) als Vic Deakins |
 | White Man's Burden (1995) als Louis Pinnock |
 | Get Shorty (1995) als Chili Palmer |
 | Pulp Fiction (1994) als Vincent Vega |
 | Look Who's Talking Now! (1993) als James Ubriacco |
 | Boris and Natasha (1992) als Self |
 | Shout (1991) als Jack Cabe |
 | Chains of Gold (1991) als Scott Barnes |
 | Eyes of an Angel (1991) als Bobby |
 | Look Who's Talking Too (1990) als James Ubriacco |
 | Look Who's Talking (1989) als James Ubriacco |
 | The Experts (1989) als Travis |
| | The Grand Knockout Tournament (1987) als Self |
 | Basements (1987) als Ben (segment "The Dumb Waiter") |
 | Perfect (1985) als Adam Lawrence |
 | Two of a Kind (1983) als Zack |
 | Staying Alive (1983) als Tony Manero |
 | James Bond: The First 21 Years (1983) als Self |
 | Blow Out (1981) als Jack Terry |
 | Urban Cowboy (1980) als Bud Davis |
 | Rona Barrett Looks at 1978 (1979) |
 | Moment by Moment (1978) als Strip |
 | Grease (1978) als Danny Zuko |
 | Grease Day USA (1978) als Self |
 | Saturday Night Fever (1977) als Tony Manero |
 | The Boy in the Plastic Bubble (1976) als Tod Lubitch |
 | Carrie (1976) als Billy Nolan |
 | The Tenth Level (1976) als Lab Technician (uncredited) |
 | The Devil's Rain (1975) als Danny |
 | Nightmare (1974) als Man Outside Store (uncredited) |
| | Cash Out als Mason Goddard |
| | Cash Out 2: High Rollers als Mason |
| | That's Amore! als Nick Venere |
| | Assassination |
| | The Shepherd Executive Producer |
| | The Fanatic Producer |
| | The Poison Rose Executive Producer |
| | Trading Paint Producer |
| | John Travolta, le miraculé d'Hollywood Thanks |
| | Criminal Activities Executive Producer |
| | Battlefield Earth Producer |
| | She's So Lovely Executive Producer |
| | Chains of Gold Writer |