1951年に『羅生門』がヴェネツィア国際映画祭で金獅子賞を受賞し、クロサワとともにミフネの名も世界に知れ渡った。1961年に初の海外作品『価値ある男』（メキシコ映画）ではメキシコ人役で主演。その後の海外の名優との競演は、以下の作品などが挙げられる。

• 1967年『グラン・プリ』（ジョン・フランケンハイマー監督）イヴ・モンタン、ジェームズ・ガーナー
• 1968年『太平洋の地獄』（ジョン・ブアマン監督）リー・マーヴィン
• 1971年 フランス映画『レッド・サン』（テレンス・ヤング監督）アラン・ドロン、チャールズ・ブロンソン
• 1976年『ミッドウェイ』チャールトン・ヘストン、ヘンリー・フォンダ、ロバート・ミッチャム、グレン・フォード
• 1976年『太陽にかける橋 ペーパータイガー』デビッド・ニーブン、ハーディ・クリューガー
• 1979年『ウィンターキルズ』ジェフ・ブリジッス、アンソニー・パーキンス、エリザベス・テイラー
• 1979年『1941』（スティーブン・スピルバーグ監督）ジョン・ベルーシ、ダン・エイクロイド
• 1980年『将軍 SHOGUN』リチャード・チェンバレン
• 1980年『インチョン!』（テレンス・ヤング監督）ローレンス・オリビエ、ジャクリーン・ビセット
• 1980年『最後のサムライ ザ・チャレンジ』（ジョン・フランケンハイマー監督）スコット・グレン
• 1980年『兜KABUTO』（ゴードン・ヘスラー監督）ショー・コスギ
• 1994年『シャドウ・オブ・ウルフ』ドナルド・サザーランド、ルー・ダイヤモンド・フィリップス
• 1995年『ピクチャーブライド』（カヨ・マタノ・ハッタ監督）

アラン・ドロンは三船を『日本の兄』と尊敬し、自らがプロデュースするブランドの香水「サムライ SAMOURAI」の香りのイメージを、「三船敏郎を基調とした日本のサムライ」とした。また20世紀を代表する世界的な有名俳優であるマーロン・ブランドも飛行機に乗っていた際、三船が同乗している事を知るや自分から挨拶に行ったというエピソードがあり、三船が死去した時も弔電を（アラン・ドロンと同様に）送っている。

黒澤のファンとしてその影響を受けたジョージ・ルーカスが監督を務めた『スター・ウォーズ』（1977年）で、ダース・ベイダー役（オビ＝ワン・ケノービ役という説もあったが、三船美佳が「ダース・ベイダー」であったとコメント）の申し出を断り、、『スター・ウォーズ/ジェダイの復讐』（1983年）にてダース・ヴェイダーの素顔、アナキン・スカイウォーカーの役をオファーされるが、これも辞退した。

スティーヴン・スピルバーグが監督を務めた『1941』（1979年）に日本人潜水艦長役で出演するが、興行的には失敗に終わった。なお、『ベスト・キッド』（1984年）のミヤギ役は断っている（代わりに出演した日系人俳優パット・モリタはアカデミー助演男優賞にノミネートされた）。

米国人に最も有名なのはテレビドラマ『将軍 SHOGUN』（1980）の将軍役で、ミフネ＝サムライのイメージが固定した。1980年代のアメリカの人気テレビ『サタデー・ナイト・ライブ』ではジョン・ベルーシが『用心棒』の主役の物まねで人気を博した。ベルーシは『1941』で三船と共演しているが、直接の絡みは無い。

米国産コンピュータRPGの『ウィザードリィ』には、敵役サムライの首領的存在として「ミフネ」が登場してくる。また『マトリックス・リローデッド』『マトリックス・レボリューションズ』には「ミフネ船長」なる人物も登場し、アジア系ではないが容姿の良く似た俳優が起用されている。

海外での受賞やノミネート歴は、1955年『七人の侍』で英国アカデミー賞主演男優賞（外国語）ノミネート。1961年『用心棒』でヴェネチア映画祭主演男優賞、シネマヌーヴァ金額賞。1965年『赤ひげ』でヴェネチア映画祭主演男優賞、1980年『将軍』で米国エミー賞主演男優賞ノミネート。その他、フランスの芸術文化勲章、モントリオール世界映画祭特別グランプリ、マニラ映画祭では「最もセクシーな俳優」に選ばれた事もある。

三船は多くの日本の俳優（渡辺謙や松田優作を含む）と違い、海外からの出演オファーは数え切れないほど多く、晩年においても一年で通常の段ボール箱が一杯になるほど依頼が殺到していた。三船の出演を決断させる要素は「日本人を茶化さない」、「三船プロの運営に支障をきたさない（『デルス・ウザーラ』や『スター・ウォーズ』の出演辞退はこれに該当）」、「制作サイドの誠意ある交渉」等があり、それらの条件をクリアした相手に対しては「出演させていただきます」というような誠意をもって応えた。ただし『デルス・ウザーラ』に関しては本人が自費で海外に渡航しスケジュールを調整していたと野上照代に話している（実際1972年から1975年まで海外の作品に出演していない）。

晩年は米映画『シャドウ・オブ・ウルフ』（1993年）のイヌイット族長役や『ピクチャー・ブライド』（1994年）の日本人弁士役としても出演した。

『シャドウ・オブ・ウルフ』で共演したドナルド・サザーランドは出演オファーを受けた際、三船が出演することが決まっていると聞き、脚本を読まずに出演を決めたと語っている。

なお、死後の1999年には、ミフネの演じたサムライへのオマージュともいえるデンマーク映画『ミフネ』がベルリン映画祭銀熊賞を受賞した。