"Dokázal jsem to, mami ! Vrchol světa!"
Svou první roli měl v roce 1930 ve filmu Sinners' Holiday. Cagney hraje již ve třetím filmu Veřejný nepřítel (1931 ) postavu Toma Powerse - mladíka, který se vypracoval z pouhého zloděje mezi největší gangstery, kteří ovládali Ameriku v dobách prohibice. Film měl veliký úspěch a z Cagneyho se stala hvězda. Podobné typy gangsterů si zopakoval ve filmech Smart Money (1931) s Edwardem G. Robinsonem, 'G' Men (1935), Hříšní andělé (1938) s Humphreym Bogartem za který byl nominován na Oscara, Bouřlivá dvacátá léta (1939) opět s Bogartem, nebo Bílý žár (1949). V roce 1942 dostal Oscara za muzikál Yankee Doodle Dandy.
Cagney se projevoval jako všestranný herec, vystupoval v různých typech rolí - herec Lon Chaney ve filmu Muž tisíce tváří (1957), americký businessman ve filmu Billyho Wildera Raz, dva, tři (1961). Poté vystupoval už jen málokrát ve filmu či v televizi. Držel se v ústraní a odmítal řadu rolí, například roli Vita Corleona z filmu Kmotr 1 (1972) režiséra Francise Forda Coppoly.
V roce 1974 dostává cenu od Amerického filmového institutu za celoživotní dílo. Cagneyho zdraví se zhoršuje po roce 1979, jeho poslední filmová role je ve filmu Ragtime (1981) režiséra Miloše Formana, kde stvárnil roli policejního komisaře. 30.3.1986 umírá Cagney na srdeční infarkt. V roce 1999 ohodnotila Americká filmová instituce Cagneyho jako za jednoho z největších herců všech dob.