Одри выступала в кордебалете в мюзикле «Сапожки на застежках», в музыкальном ревю «Соус Тартар», а затем и в его продолжении «Пикантный соус». Ради участия в шоу Одри пришлось расстаться с занятиями балетом; вскоре ей пришлось расстаться с мюзиклами ради кино.
Режиссеры быстро заметили необычное лицо молодой актрисы, и Одри стали приглашать на эпизоды. В 1951–1952 годах Одри Хепберн появилась в семи картинах; критика ее игнорировала. Только Марио Дзампи, режиссер «Смеха в раю», самого заметного из фильмов Одри того периода, сказал: «Настанет день, и она будет звездой!» История показала, что он был абсолютно прав.
Одри явно не хватало мастерства, но неумение играть она заменяла естественностью поведения и непреодолимым очарованием. Все, кто видел ее на экране, не могли ее забыть. После роли в фильме «Смех в раю» об Одри заговорила пресса — и дело было не только в ее игре, но и в том, что у юной актрисы завязался роман с одним из самых видных женихов Англии Джеймсом Хэнсоном, светским львом и будущим лордом. Они познакомились на вечеринке в Ciro; за развитием их романа следила вся Англия. В декабре 1951 года было объявлено о помолвке. Но пожениться никак не получалось — Одри внезапно оказалась завалена работой.
Съемки ее очередного фильма «Мы едем в Монте-Карло» (в американском прокате «Ребенок из Монте-Карло») проходили в Монако. Одри играла кинозвезду в платье от Диора — это платье должно было стать основной частью гонорара за фильм. Во время съемок Одри заметила знаменитая писательница Колетт — она как раз искала исполнительницу главной роли в бродвейском спектакле по ее роману «Жижи», скороспелую девочку-женщину, невинную и порочную одновременно. Колетт искала свою Жижи по всему свету уже несколько месяцев. Увидев Одри, она немедленно послала телеграмму в Нью-Йорк: «Я нашла свою Жижи! Она великолепна!» Однако Одри заупрямилась: она пыталась объяснить Колетт, что не является актрисой и играть на сцене совершенно не умеет. Однако после долгих уговоров она согласилась.
В то же время студия «Парамаунт» предложила Одри роль принцессы Анны в фильме «Римские каникулы» — первоначально роль предназначалась Элизабет Тейлор, но ее не отпустила студия MGM, с которой у Тейлор был контракт. Единственным условием «Парамаунта» было изменение фамилии Одри — чтобы не вызвать претензий со стороны кинозвезды Кэтрин Хепберн. Однако Одри заупрямилась: «Если вы хотите получить меня, вам придется взять меня вместе с моим именем». И студия сдалась. Тем более что ее проба была признана великолепной: руководство студии единодушно признало ее «одной из лучших, когда-либо делавшихся в Голливуде, Нью-Йорке или Лондоне».
31 мая 1952 года, едва закончив театральный сезон на Бродвее — в роли Жижи Одри имела шумный успех, — она вылетела в Рим на съемки «Римских каникул». Это была история Золушки наоборот: о принцессе, сбежавшей из дворца, чтобы хоть немного пожить обыкновенной жизнью. Режиссером фильма был Уильям Уайлер, партнером Одри стал знаменитый Грегори Пек. Пек опекал Одри, учил ее держаться перед камерой, ободрял ее — и делал это так, что вскоре поползли слухи об их романе (на самом деле Пек в то время был увлечен журналисткой Вероникой Пассани, на которой вскоре и женился). В конце концов в Рим прилетел Хэнсон и пытался настоять на немедленной свадьбе. Но ничего не получилось — и вскоре пара объявила о разрыве. Одри сильно переживала, к тому же съемки проходили тяжело: в Риме было невыносимо жарко, толпы зевак мешали съемочной группе, Одри все еще не умела играть… Для нее всю жизнь будет непонятным, почему люди восхищаются ее актерским талантом; сама она считала, что актриса она никакая.
Успех фильма был необыкновенным. Свежесть, энергия, очарование и безыскусность Одри покорили зрителей, она моментально стала одной из ярчайших звезд Голливуда. Уайлер везде называл Одри третьим, после Греты Гарбо и Ингрид Бергман, чудом киногеничности. За роль принцессы Анны Одри Хепберн — неопытная и неумелая — получила «Оскара». Ее стиль в фильме — темная юбка, мужская рубашка, перехваченная в талии широким ремнем (талия у Одри была всего 50 сантиметров!), носки под туфли на низком каблуке, — на несколько лет стал эталоном для модниц по всему миру. А стрижка «гамен» — «под Хепберн» — оставалась на пике популярности несколько десятилетий.