Nascono così Stanlio e Ollio. Cominciano a produrre in proprio capolavori della comicità come The Battle of the Century (1927), memorabile per la più grande battaglia di torte mai girata; Leave 'Em Laughing (1928), From Soup to Nuts, You're Darn' Tootin, Unaccustomed As We Are, film con il quale passano dal muto al parlato, Helpmates e molti altri.
Debuttano con il loro primo lungometraggio, Pardon Us, nel 1931: primo di una serie di grandi film che spopolano in tutto il mondo. Forse il loro più grande successo, tuttavia, è The Music Box (1932), che vince l'Oscar per il miglior cortometraggio. Hardy è grande esecutore delle indicazioni di Laurel, regista-attore-montatore-scrittore dei loro film. Sa esattamente come fare; «Chiedi a Stan» è la frase che ripete sovente a chi gli chiede opinioni sul copione. In sostanza, Stanlio-Laurel, che sullo schermo appare come un mentecatto, è in realtà il genio creativo, mentre Ollio-Hardy, il saccente nei film, nella vita privata è pigro, ma sul set si impegna a fondo per realizzare le idee degli altri. Un binomio che salda la loro amicizia due per più di trent'anni. Nel 1939, Hardy, dopo essere stato lasciato dalla seconda moglie, s'innamora di Virginia Lucille Jones, segretaria di edizione, che sposa l'anno successivo. Un matrimonio felice, questa volta, che dura fino alla sua morte. E che arriva alla vigilia della crisi della sua carriera.
I due non riescono più a riscuotere il successo riscosso finora. Dopo alcuni film a basso costo prodotti dalla Fox, la coppia si scioglie: è il 1945 e Hardy cerca di sfruttare la sua popolarità per riciclarsi come attore. Gira due film, The Fighting Kentuckian (1949) con John Wayne, e Riding High (1950) di Frank Capra, ma si tratta di due ruoli marginali che danno scarsi risultati. Nel 1947 Stan e Oliver si riuniscono e partono per una tournée europea che ottiene grandi trionfi: è l’occasione, per Hardy, di conoscere il suo doppiatore italiano, Alberto Sordi. Nel 1951 prendono parte al loro ultimo film, Atollo K, che è però un fallimento. Nel 1952 tornano in Europa con un tour di grande successo, che deve interrompersi nel 1954 a causa della malattia cardiaca di Oliver, il cui peso è diventato veramente eccessivo. I medici lo sottopongono a una drastica dieta, che lo debilita totalmente, tanto da renderlo quasi del tutto paralizzato. Il 7 agosto 1957 si spegne a causa di un attacco cardiaco. Laurel, pur consapevole delle pessime condizioni dell'amico, rimane comunque sconvolto alla notizia della sua morte. Dichiara alla stampa: «Che cosa c'è da dire. È scioccante, naturalmente. Ollie era come un fratello. Questa è la fine della storia di Laurel e Hardy».
