Pomimo to nie została zauważona, co spowodowało, że zaczęła wątpić w swoje umiejętności aktorskie. Dopiero rola Glendy Crawford w Down Argentine Way (1940) przyniosła jej uznanie krytyków. Sławę zdobywała rolami w komediach Coney Island i Słodka Rosie O’Grady z 1943 roku. W 1947 była jedną z najlepiej zarabiającą gwiazd Holywood. Jej sława trwała do połowy lat 50, kiedy to musicale zaczęły tracić na popularności. W 1953 roku wystąpiła u boku Lauren Bacall i Marilyn Monroe w filmie Jak poślubić milionera. Jej ostatnim filmem był Jak być bardzo, bardzo sławnym z 1955. Później Betty Grable skoncentrowała się na występach na Broadwayu.
Zmarła w 1973 na raka płuc w Santa Monica, California. Została pochowana na Inglewood Park.
Była dwukrotnie zamężna. Pierwszy raz w 1937 roku zawarła małżeństwo z aktorem Jackiem Cooganem. Rozpadło się po 3 latach. Jej drugim mężem w latach 1943–1965 był amerykański trębacz i lider zespołów jazzowych ery swingu – Harry James. Małżeństwo zakończyło się rozwodem. Z tego związku pochodzi dwójka dzieci: Victoria (ur. 1944) i Jessica (ur. 1947).