Una serie radiofonica della NBC, The Martin and Lewis Show, è andata in onda dal 1948-53. Martin e Lewis fecero un’apparizione chiave nel primo episodio dello show di Ed Sullivan, Toast of the Town, nel giugno 1948, anche se potrebbero essere apparsi in TV prima in Hour Glass, il primo show di varietà televisivo che andò in onda dal maggio 1946 al marzo 1947, nel periodo in cui il duo si accoppiò formalmente per la prima volta. Il 3 e il 10 ottobre 1948, il team fu protagonista dei primi due episodi del varietà televisivo in diretta della NBC Welcome Aboard – il cinescopio sopravvive di questa trasmissione in diretta nell’UCLA Film and Television Archive.
Il 3 aprile 1949, debuttarono nella versione televisiva del loro show radiofonico “Martin & Lewis” sulla rete NBC-TV, con ospite Bob Hope, con il loro programma inaugurale che attirava recensioni poco brillanti nel numero del 30 aprile 1949 della rivista Billboard. Lewis assunse i giovani scrittori di commedie Norman Lear e Ed Simmons per migliorare il loro spettacolo. Nel 1950, Lear e Simmons furono i principali scrittori di Martin e Lewis.
Sempre nel 1949, Martin e Lewis furono scritturati dal produttore della Paramount Pictures Hal Wallis come rilievo comico per il film My Friend Irma.
Martin era entusiasta di essere fuori da New York City, un luogo per il quale aveva sviluppato un disagio per tutta la vita, e inoltre non era un fan degli edifici alti. Martin evitava soprattutto gli ascensori a causa della claustrofobia. Non gli piaceva dover salire diverse rampe di scale in edifici alti o dover prendere l’ascensore se aveva bisogno di andare ad un piano alto. Anche quando il suo successo gli permise di affittare un appartamento in un grattacielo di Manhattan, ne scelse uno al terzo piano. Gli piaceva Los Angeles e il fatto che avesse pochi edifici alti.
Il loro agente, Abby Greshler, negoziò per loro uno dei migliori accordi di Hollywood. Ricevettero 75.000 dollari in due per i loro film con la Wallis, un salario rispettabile negli anni ’40. Martin e Lewis erano anche liberi di fare un film esterno all’anno, che avrebbero co-prodotto attraverso la loro York Productions. Il loro primo film da protagonisti fu il prodotto indipendente At War with the Army (1950). Avevano anche il controllo completo del loro club, dei dischi, della radio e delle apparizioni televisive, e fu attraverso questi sforzi che Martin e Lewis guadagnarono milioni di dollari. Fecero apparizioni regolari al Colgate Comedy Hour della NBC durante gli anni ’50.
I loro spettacoli Comedy Hour consistevano in canzoni e balli musicali tratti dai loro spettacoli nei nightclub o dai film, con la big band di Dick Stabile, sketch comedy con slapstick o satire di film e show televisivi attuali, canzoni soliste di Martin, e pantomime soliste di Lewis, numeri fisici o la direzione dell’orchestra. Martin e Lewis uscivano spesso dal personaggio, con improvvisazioni e rotture della quarta parete. Questo primo show televisivo stabilì la loro popolarità a livello nazionale.
Anche se prima c’erano stati diversi team cinematografici di grande successo, Martin e Lewis erano un nuovo tipo di duo. Entrambi erano intrattenitori di talento, ma il fatto che fossero così amici dentro e fuori dal palco portava il loro spettacolo ad un nuovo livello. Lewis in seguito diede una spiegazione al loro successo:
“Chi erano i fan di Dean? Uomini, donne, italiani. Chi erano i fan di Jerry? Le donne, gli ebrei, i bambini. Chi erano i fan di Martin e Lewis? Tutti… Avevi dei fan a cui non importava che ci fosse Lewis o che Martin cantasse. Perché se Dean cantava, erano Martin e Lewis. Se Jerry dava i numeri, erano Martin e Lewis”.
Martin e Lewis erano il duo più in voga in America durante i primi anni ’50, e anche il più pagato dello show business, secondo un articolo del 1951 della rivista LIFE in cui il duo era presente durante il loro tour cinematografico di maggior successo per promuovere That’s My Boy. Il tour ebbe così tanto successo che gli spettatori non volevano lasciare i loro posti, così Martin e Lewis cominciarono a fare “spettacoli gratuiti” dopo sulle scale antincendio, o fuori dalle finestre dei loro camerini, intasando le strade con fan adoranti che speravano di prendere un premio – un cappello, una scarpa, forse un autografo. Tuttavia, il ritmo e la pressione hanno presto preso il loro pedaggio. Martin di solito aveva l’ingrato compito dell’uomo onesto, e il suo canto doveva ancora svilupparsi nel suo stile unico degli ultimi anni. I critici lodarono Lewis, e mentre ammettevano che Martin era il miglior partner che potesse avere, la maggior parte di loro sosteneva che Lewis era il vero talento della squadra e poteva avere successo con chiunque. Lewis elogiò Martin nel suo libro Dean & Me, dove definì Martin uno dei grandi geni comici di tutti i tempi.
Dopo cinque anni alla Paramount, Dean Martin si stava stancando dei copioni che lo limitavano a protagonisti romantici incolore mentre parti dei loro film erano incentrati sulle buffonate di Lewis. L’ultima goccia arrivò quando la rivista Look diede a Martin e Lewis una foto di copertina – e tagliò Martin fuori dall’immagine. Martin adempì doverosamente al resto del suo contratto cinematografico, ma divenne sempre più disilluso riguardo alla sua collaborazione con Lewis, portando a un’escalation di discussioni tra i due. I due non potevano più lavorare insieme, specialmente quando Martin disse con rabbia a Lewis che lui “non era altro che un fottuto segno del dollaro”. Martin lasciò lo spettacolo alla prima occasione, dopo la loro apparizione d’addio al Copacabana Club il 25 luglio 1956, esattamente dieci anni dopo la loro prima collaborazione ufficiale. Il loro ultimo film insieme, Hollywood or Bust, uscì lo stesso dicembre.