Auch im Film war Froboess erfolgreich. Filmpartner waren unter anderem Peter Kraus, Peter Weck, Rex Gildo und Peter Alexander. 1960 spielte sie zusammen mit Peter Kraus in "Conny und Peter machen Musik", dem erfolgreichsten Film des Jahres. Froboess wurde zusammen mit Peter Kraus als idealer Teenager vermarktet, wobei darauf geachtet wurde, dass sie nicht zu sexualisiert auftrat. Populär war sie später auch in ihrer Rolle als Pia Michelis an der Seite von Günter Pfitzmann in der ARD-Serie Praxis Bülowbogen. 1999 lieh sie ihre Stimme als deutsche Synchronsprecherin der Löwin "Zira" im Zeichentrickfilm "Der König der Löwen 2 – Simbas Königreich". 2010 wurde Froboess in die Wettbewerbsjury der 60. Internationalen Filmfestspiele von Berlin berufen.