Uma série de rádio da NBC, The Martin and Lewis Show, correu de 1948-53. Martin e Lewis fizeram uma aparição chave no primeiro episódio do programa de Ed Sullivan, Toast of the Town, em Junho de 1948, embora possam ter aparecido na televisão mais cedo em Hour Glass, o primeiro programa de variedades televisivas que foi ao ar de Maio de 1946 a Março de 1947, durante o tempo em que a dupla fez o primeiro par formal. Em 3 e 10 de Outubro de 1948, a equipa foi estrelas nos dois primeiros episódios do programa de variedades televisivas ao vivo da NBC Welcome Aboard – kinescope sobrevive desta transmissão televisiva ao vivo no Arquivo de Cinema e Televisão da UCLA.
Em 3 de Abril de 1949, estrearam na sua versão televisiva do seu “Martin & Lewis” programa de rádio na rede NBC-TV, com o convidado Bob Hope, com as suas críticas de desenho do programa inaugural a 30 de Abril de 1949, edição da revista Billboard. Lewis contratou os jovens escritores de comédia Norman Lear e Ed Simmons para melhorar a sua actuação. Em 1950, Lear e Simmons eram os principais escritores de Martin e Lewis.
Também em 1949, Martin e Lewis foram assinados pela produtora da Paramount Pictures Hal Wallis como alívio de comédia para o filme My Friend Irma.
Martin estava entusiasmado por estar fora de Nova Iorque, um lugar para o qual tinha desenvolvido um desconforto para toda a vida, e também não era um fã de edifícios altos. Martin evitava sobretudo os elevadores devido à claustrofobia. Ele não gostava de ter de subir vários lances de escadas em edifícios altos ou de ter de apanhar o elevador se precisasse de ir para um andar alto. Mesmo quando o seu sucesso lhe permitiu arrendar um apartamento num edifício alto de Manhattan, ele escolheu um no terceiro andar. Gostou de Los Angeles e do facto de ter poucos edifícios altos.
A sua agente, Abby Greshler, negociou para eles um dos melhores negócios de Hollywood. Receberam 75.000 dólares entre eles pelos seus filmes com Wallis, um respeitável salário de cinema nos anos 40. Martin e Lewis eram também livres de fazer um filme exterior por ano, que co-produziriam através das suas próprias Produções de York. A sua primeira longa-metragem estrelada foi a produção independente At War with the Army (1950). Tinham também o controlo total do seu clube, discos, aparições na rádio e televisão, e foi através destes esforços que Martin e Lewis ganharam milhões de dólares. Apareceram regularmente na “Colgate Comedy Hour” da NBC durante a década de 1950.
Os seus espectáculos da Hora de Comédia consistiam em canções musicais e danças da sua actuação em discotecas ou filmes, com a big band de Dick Stabile, comédia de sketch com slapstick ou sátiras de filmes e programas televisivos actuais, canções a solo de Martin, e pantomimas a solo de Lewis, números físicos ou a direcção da orquestra. Martin e Lewis fugiram frequentemente do seu carácter, improvisando e quebrando a quarta parede. Este primeiro programa de televisão estabeleceu a sua popularidade em todo o país.
Embora antes tivesse havido uma série de equipas de cinema de enorme sucesso, Martin e Lewis eram um novo tipo de duo. Ambos eram animadores talentosos, mas o facto de serem tão bons amigos dentro e fora do palco levou a sua actuação a um novo nível. Lewis ofereceu mais tarde uma explicação para o seu sucesso:
“Quem eram os fãs de Dean? Homens, mulheres, os italianos. Quem eram os fãs de Jerry? Mulheres, judeus, crianças. Quem eram os fãs de Martin e Lewis? Todos eles… Tinham fãs que não se importavam que Lewis estivesse ou que Martin estivesse a cantar. Porque se Dean estava a cantar, eram o Martin e o Lewis. Se o Jerry estava a ficar maluco, eram o Martin e o Lewis”.
Martin e Lewis foram a actuação mais quente na América durante o início dos anos 50, bem como a actuação mais bem paga no mundo do espectáculo, de acordo com um artigo da revista LIFE Magazine de 1951, em que a dupla foi apresentada na sua digressão cinematográfica de maior sucesso promovendo That’s My Boy. A digressão foi tão bem sucedida que os membros do público não saíam dos seus lugares, por isso Martin e Lewis começaram a fazer “espectáculos gratuitos” depois em fugas de incêndio, ou pelas janelas dos seus camarins, encravando as ruas com fãs adoráveis na esperança de apanharem um prémio – um chapéu, um sapato, talvez um autógrafo. No entanto, o ritmo e a pressão depressa fizeram o seu preço. Martin tinha geralmente o trabalho ingrato do heterossexual, e o seu canto ainda não se tinha desenvolvido no seu estilo único dos seus últimos anos. Os críticos elogiaram Lewis, e embora tenham admitido que Martin era o melhor parceiro que podia ter, a maioria deles afirmou que Lewis era o verdadeiro talento da equipa e podia ter sucesso com qualquer um. Lewis elogiou Martin no seu livro Dean & Me, onde ele chamou Martin um dos grandes génios cómicos de todos os tempos.
Após cinco anos na Paramount, Dean Martin estava a ficar cansado de guiões que o limitavam a pistas românticas incolores, enquanto partes dos seus filmes se centravam nas artimanhas de Lewis. A última gota de água veio quando a revista Look deu a Martin e Lewis uma foto de capa – e tirou Martin de cena. Martin cumpriu devidamente o resto do seu contrato de filme, mas ficou cada vez mais desiludido com a sua parceria com Lewis, levando a uma escalada de argumentos entre a dupla. Os dois já não podiam trabalhar juntos, especialmente quando Martin disse a Lewis, com raiva, que ele não era “nada para mim a não ser um maldito sinal de dólar”. Martin deixou o acto na sua primeira oportunidade, na sequência da sua aparição de despedida no Copacabana Club a 25 de Julho de 1956, exactamente dez anos após a sua primeira equipa oficial. O seu último filme juntos, Hollywood ou Busto, foi lançado em Dezembro.