Мировая слава пришла к ней в 1966 году, когда в прокат вышли "Фантастическое путешествие" и "Миллион лет до нашей эры". Последний сделал ее секс-символом, благодаря тому, что на экране она была одета в малюсенькое бикини из оленьей шкуры.
Партнерами Уэлч на съемочной площадке в разные годы были Фрэнк Синатра, Дин Мартин и Жан-Поль Бельмондо, однако очень успешными стали единичные ленты - например, "Ослепленный желаниями" и "Три мушкетера". Во второй половине 1970-х слава актрисы стала угасать и она работала преимущественно на телевидении, появляясь в кино лишь в эпизодических ролях.
В то же время она вполне успешно занималась бизнесом, выпуская фитнесс-программы и собственную линию косметики. При этом в мемуарах Уэлч отмечала, что не может назвать свою карьеру неудачной, хотя сталкивалась с определенными ограничениями: "Моя внешность была немного экзотической, и меня никогда не приглашали на роли, которые я хотела бы сыграть".
Тем не менее в списке "Самых сексуальных звезд ХХ века" журнала Playboy Уэлч занимает третье место.
