Grable hadde suksess med Broadway-musikalen i 1939, og året etter fikk hun kontrakt med 20th Century Fox. Hun spilte i en rekke fargefilmer for filmselskapet i løpet av 1940-tallet, inkludert (1940), (1941), (1943), (1944), (1945), (1947), (1948), (1948). I 1943 poserte hun på et pinupbilde for fotografen Frank Powolny, der hun ble fotografert bakfra iført en badedrakt. Bildet bidro til at hun ble en av de mest populære pinupjentene under andre verdenskrig, og ble senere inkludert i boken . På slutten av 1940-tallet tjente Grable 300 000 dollar i året, og var den høyest betalte skuespillerinnen i Hollywood.