Ook in films als Hamisha yamim b’Sinai/Five days in Sinai/La battaglie del Sinai (Maurizio Lucidi, 1969), Moto shel Yehudi/Sabra (Denys de la Patellière, 1970), voor het eerst top-billed in Ha-Simla/Boys and Girls (Yehuda Ne’eman, 1970), The Sell Out (Peter Collinson, 1976), Mivtsa Yonatan/Operation Thunderbolt (Menahem Golan, 1977), het in Amsterdam opgenomen Agenten kennen keine Tränen/The Uranium Conspiracy (Golan en Frank G. Carroll alias Gianfranco Baldanelli, 1978), Moments de la vie d’une femme (Michal Bat-Adam, 1979), het voor een Oscar als beste niet-Engelstalige film genomineerde gevangenisdrama Me’ahorei Hasarogim/Beyond the Walls (Uri Barbash, 1984), Ad sof halaylah/When Night Falls (top-billed; Eitan Green, 1985), The Delta Force (Golan, 1986), het Deense Brev til Jonas (Susanne Bier, 1992), Zihron devarim/Things (Amos Gitai, 1995), Ein shemot al hadlatot/No names on the Doors (Nadav Levitan, 1997), als rabbijn in Ha-Hesder/Time of Favor (Joseph Cedar, 2000),
top-billed in Odot ha-monitin/A Matter of Reputation (Yoram Kislev, 2001), Ha-shiva MeHodu/Return from India (Golan, 2002), Medurat hashevet/Campfire (Cedar, 2004), Lemarit ain/Out of Sight (Daniel Syrkin, 2006), Hadvarim Shemeahorei Hashemesh/TYuval Shafferman, 2006), Things behind the Sun (Yuval Shafferman, 2006), top-billed als rabbijn in Hofshat Kaits/My Father, My Lord (David Volach, 2007), Meduzot/Jellyfish (Shira Geffen en Etgar Keret, 2007), als professor in Liebesleben (Maria Schrader, 2007). Debuteerde als regisseur met de thriller Hazmanah l’retzah/Murder C.O.D. (1973) en maakte nog ruim een dozijn andere lange films, die hij veelal ook schreef. Onder meer Giv’at alfon eina ona/Hill Halfon doesn’t Answer (1976), het in Berlijn bekroonde Ha-chayim al-pi Agfa/Life with Agfa (1992),
Micha Hashmalit Ushma Moshe/An Electric Blanket Named Moshe (1995), Mar Baum/The 92 Minutes of Mr. Baum (1997), Ha-Bsora Al-Pi Elohim/The Gospel acoording to God (tevens top-billed als God; 2007) en Dr. Pomerantz (tevens titelrol; 2011). Daarnaast schreef Dayan films als Banot (Levitan, 1988), Neshika bametzach/The Day We Met (Sam Firstenberg, 1990), Derech ha’nesher /Where Eagles Fly (Barbash, 1990) en Manat yeter/Overdose (Shmuel Imberman, 1993). The Angriest Man in Brooklyn (met Robin Williams; Phil Alden Robinson, 2014) is een Amerikaanse remake van Mar Baum. Dayan is te zien in enkele documentaires, met name het door zijn derde vrouw Vered Tandler geregisseerde Living, Period (1999) en de korte autobiografie Assi Dayan: Embittered (Roy Zafrani, 2013). Veel weerkerende negatieve publiciteit over druggebruik en huiselijk geweld.