Erfolg stellte sich durch die Zusammenarbeit mit dem Autor Reginald Rose ein, dessen Stücke er mehrfach für das Fernsehen inszenierte. Der internationale Durchbruch als Regisseur war Lumet 1957 mit seinem Kinodebüt "Die zwölf Geschworenen" beschieden. Die Geschichte von Rose, die er bereits mit Erfolg für das US-amerikanische Fernsehen verfilmt hatte, stellte die Jurymitglieder eines Mordprozesses in den Mittelpunkt, die sich durch einen Geschworenen (gespielt von Henry Fonda) von der Unschuld des Angeklagten überzeugen lassen. Der Film brachte Lumet erste Nominierungen für den Oscar und Golden Globe Award als "Bester Regisseur" sowie den Goldenen Bären der Internationalen Filmfestspiele von Berlin 1957 ein. Sein 1964 erschienenes Drama "Der Pfandleiher" markierte einen Karrierehöhepunkt Rod Steigers, der für seine Rolle des Holocaustüberlebenden Sol Nazerman neben verschiedenen internationalen Auszeichnungen eine Golden-Globe- und Oscar-Nominierung erhielt. Ebenfalls in den 1960er Jahren nahm sich Lumet mehreren Theaterverfilmungen von Eugene O’Neill ("The Iceman Cometh", 1960 im Rahmen des "Play of the Week" für das Fernsehen realisiert) und Anton Tschechow ("Die Möwe", 1968; mit Vanessa Redgrave) an. Als ein künstlerischer Erfolg galt seine fast dreistündige Filmversion von O’Neills Theaterstück "Eines langen Tages Reise in die Nacht" (1962), für die Hauptdarstellerin Katharine Hepburn eine Oscar-Nominierung erhielt und das gesamte Schauspielensemble auf den Filmfestspielen von Cannes preisgekrönt wurde. Die in Spanien gedrehte Produktion "Ein Haufen toller Hunde" (1965) sollte Woody Allen später als Lumets beste Arbeit benennen. Das Kriegsdrama berichtet von einer Gruppe Soldaten, die sich während des Zweiten Weltkriegs in einem britischen Militärstraflager in Nordafrika gegen den sadistischen Lagerführer auflehnt.