В кино артист снимался с 1948 года. Играл в фильмах «Молодая Гвардия», «Дело было в Пенькове», «Война и мир» и «Доживем до понедельника», в телесериале «Семнадцать мгновений весны». Последнюю кинороль Тихонов сыграл в 2006 году в картине Эльдара Рязанова «Андерсен. Жизнь без любви».