De 1945 à 1965, Steve Cochran apparaît dans quarante films, majoritairement américains (plus deux films britanniques et deux co-productions), s'illustrant dans des genres divers : comédie, drame, film noir (dont L'Évadée en 1946, avec
Michèle Morgan), film musical, western, etc. L'un de ses films les plus connus est
Le Cri (1957), drame italo-américain de
Michelangelo Antonioni, avec
Alida Valli et
Betsy Blair.
Son avant-dernier film est Tell Me in the Sunlight, dont il est en outre réalisateur, producteur et scénariste (unique expérience à ces titres), sorti en 1965. Cette année-là, il meurt sur son yacht en plein Océan Pacifique, au large du Guatemala, d'une infection pulmonaire aiguë.
À la télévision, Cochran collabore à vingt-trois séries entre 1949 et 1965, et à un téléfilm diffusé en 1960.
Au théâtre, il joue à Broadway (New York) dans deux pièces, en 1944 et 1949.
Pour sa contribution au cinéma, une étoile lui est dédiée sur le Walk of Fame d'Hollywood Boulevard.