В кино Баталов дебютировал через год после революции в эпизодической роли черно-белой ленты «Легенда об антихристе». А первой заметной работой на экране стала роль красноармейца Гусева в ленте «Аэлита», вышедшей в 1924 году. Радость кинематографического успеха омрачилась серьезным заболеванием артиста – туберкулезом. Болезнь почти на год лишила Баталова работы в театре. Синематограф позволил ему заниматься любимым делом, несмотря на состояние здоровья. У нас в стране фильм имел большой успех. Его даже возили за границу. В этой картине Баталов работал вместе с другим выдающимся актером – Игорем Ильинским. Они даже подружились.

В 1926 году на экраны вышла картина «Мать», в которой Баталов сыграл сына главной героини, Павла Власова. Спустя три десятилетия этот фильм оказался в списке лучших картин всех времен и народов по итогам открытого голосования съезда молодых режиссеров в Брюсселе. Режиссер фильма Всеволод Пудовкин писал: «Работа Н. П. Баталова была для меня грандиозным подарком. Кинематограф тогда был немым. Слово для нас было оружием недоступным. Все дело было только во внешней жизни лица, глаз, жеста. И я должен сказать, что Николай Петрович на моих глазах создавал поразительные вещи. Он далеко перешагнул самые смелые мои мечтания. Я еще тогда не мог сильной рукой формировать то, что я хотел. Но для Баталова достаточно было только творческого общения. Если я был искренним, если он видел, что я хотел, он вспыхивал, как искра, и сразу через него виден был чудесный свет, который покорял меня, а затем и зрителей, которые его очень любили». После невиданного успеха фильма «Мать» Николай Петрович с успехом снялся в фильмах «Жена», «Земля в плену», «Третья Мещанская», «Горизонт». Последний раз Баталов вышел на съемочную площадку в ленте «Сокровища погибшего корабля». И в 1937 году скончался все от того же туберкулеза.

Смерть выдающегося киноактера, не дожившего до сорока лет, в буквальном смысле шокировала всю страну. Поздней осенью его похороны на Новодевичьем кладбище собрали сотни тысяч москвичей. Для девятилетнего Алешки Баталова безвременный уход любимого дяди вообще явился потрясением, дотоле невиданным. Все потому, что между дядей и племянником действительно существовала какая-то особая связь, которую смело можно полагать покрепче родственной. В доказательство приведу такой пример. Николай Петрович очень упорно сражался со своей болезнью. Ездил поэтому на лечение в Италию, в Польшу, на Кавказ, на Черное море. Отовсюду писал письма жене, брату. И в каждом – буквально – мы находим строки, обращенные к любимому племяшу: «Володя, что нового в нашем кино? Алеша, очевидно, давно поправился? Поцелуй его, пожалуйста, за меня и скажи, что я его помню и люблю и что, если он что-нибудь нарисует и напишет и пришлет мне, я буду очень ему благодарен. Польша. Закопане». «Желаю тебе, Володя, здоровья и успехов, как в этом году, так и будущих! Поцелуй отличника – дорогого курносого Алешку! Желаю ему и дальше быть таким же молодцом!!! Товарищам, друзьям – привет. Италия, Нерви». «Горячий привет – Г. А., А. И. Целую Алешку. Этот курносый мне упорно не пишет. Приеду – отшлепаю. Минводы».

Из воспоминаний А. В. Баталова: «В последний раз я видел дядю Колю летом 1937 года на даче, которую ему предоставило правительство по просьбе театра. К этому времени он был уже тяжело болен, но со мной и своей дочерью Светланой оставался приветливым и веселым. Гораздо позже я понял, что он попросил папу привезти меня для того, чтобы повидать нас, детей, в последний раз. А осенью того же года его не стало. У меня сохранились некоторые вещи дяди Коли, его письма и золотое колечко, которое, даже будь оно из железа, все равно бы имело для меня ценность невиданную. Все дело в том, что это кольцо Константин Сергеевич Станиславский вручил Николаю Баталову в год его 10-летнего юбилея служения во МХАТе. А мне его много лет спустя передала жена дяди Коли – Ольга Николаевна Андровская, бесконечно любимая моя тетя Леля. Дядя Коля прожил хоть и не большую, но чрезвычайно яркую жизнь. Он первым среди отечественных актеров сумел органично соединить в своем творчестве тишину театральных подмостков и бурную киносъемочную площадку. Когда в театре начинался сезон и съезжались актеры, то ехидно спрашивали дядю Колю: «Ну что? Отдыхал, как все люди? Или опять в кино рожи корчил?» Ведь немое кино слов не знало, только мимику. А дядя Коля ею владел виртуозно. В те времена считалось почти неприличным для серьезного театрального актера «кривляться» перед кинокамерой. Так что во многом благодаря именно Николаю Петровичу этот стереотип был сломлен. Он вихрем ворвался в первые звуковые фильмы. В советской кинокомедии «Три товарища» дядя сыграл свою последнюю главную роль – начальника лесосплава Лациса. О ней давно уже все забыли. Но когда польется знаменитая мелодия Исаака Дунаевского на не менее известные слова Михаила Светлова, не сомневаюсь, очень многие вспомнят великую песню: «Каховка, Каховка, родная винтовка,/ Горячая пуля, лети!/ Иркутск и Варшава, Орел и Каховка – / Этапы большого пути./ Гремела атака и пули звенели,/ И ровно строчил пулемет…/ И девушка наша проходит в шинели,/ Горящей Каховкой идет.