W latach 50. występowała we włoskich filmach reżyserowanych przez jej drugiego męża, Roberto Rosselliniego, m.in. w dramatach Stromboli, ziemia Boga (1950) i Europa ’51 (1952); ; ; ; ; , które – z uwagi na międzynarodowy skandal, jaki wywołał związek pary – spotykały się z ignorancją lub miażdżącą krytyką i kłopotami z dystrybucją; ; ; ; ; .. Do Hollywood wróciła główną rolą w dramacie historycznym Anastazja (1956, reż. Anatole Litvak) z Yulem Brynnerem; ; ; ; ; ., za którą otrzymała drugiego Oscara dla najlepszej aktorki pierwszoplanowej; ; ; ; ; . i trzeci Złoty Glob. W następnych latach z powodzeniem występowała w amerykańskich i europejskich obrazach – m.in. w komedii romantycznej Niedyskrecja (1958, reż. Stanley Donen) z Carym Grantem; ; ; ; ., dramacie biograficznym Gospoda Szóstego Dobrodziejstwa (1958, reż. Mark Robson) z Curdem Jürgensem i Robertem Donatem; ; ; ; ., screwball comedy Kwiat kaktusa (1969, reż. Gene Saks) z Walterem Matthau i Goldie Hawn w obsadzie; ; ; ., kryminale Morderstwo w Orient Expressie (1974, reż. Sidney Lumet); ; . – rola misjonarki Grety Ohlsson przyniosła jej trzeciego Oscara, za drugoplanową kreację; ; ; ; ; ; . – i w dramacie Jesienna sonata (1978, reż. Ingmar Bergman) z Liv Ullmann; ; ..