I 1965 fikk Van Cleef rollen som den tøffe men rettferdige oberst Mortimer i Sergio Leones , hvor han spilte mot Clint Eastwood i Italia. Dette var Van Cleefs store internasjonale gjennombrudd, og han vendte tilbake til Europa for å spille i mange spaghettiwesterns i løpet av 1960- og 1970-tallet.