1957年、『Whole Lotta Shakin' Goin' On [10]』、彼の最大のヒット曲『火の玉ロック[11]』（73年にミッシェル・ポルナレフがカバー）で一躍スターダムにのし上がり世界的に有名になったが、その一方で歌詞の刺激が強過ぎるとしてラジオ局でボイコットされることもあった。2005年、『Whole Lotta Shakin' Goin' On 』はアメリカ議会図書館のNational Recording Registry に永久保存されることとなった。

キリスト教を信じるキャッシュやルイスは、自身が罪であると考え、自分およびファンは地獄に落ちると固く信じていた[12]。このルイスのキャラクターはキャッシュの自伝を基に作られた2005年の映画『ウォーク・ザ・ライン/君につづく道』でウェイロン・ペインにより演じられた。

演奏中、ピアノの椅子を蹴ったり、立ったままピアノを弾いたり、叩くように劇的なアクセントをつけて弾いたり、鍵盤の上に座ったり、楽器の上に立ったりした。ラジオ・ドキュメンタリー『Pop Chronicles 』でルイスは、椅子を蹴ったのは最初は偶然だったが、反応が良かったため続けたと語った[9]。1957年7月28日、『The Steve Allen Show 』でテレビ初登場し、『Whole Lotta Shakin' Goin' On 』を演奏中に上記のアクションを行なった[13][14]。ライヴの最後にピアノに火をつけたと世間には認知されているが、これについてルイスは『エスクァイア』オンライン版で「俺はピアノに火をつけた事はないよ。ずっと否定したかったんだけどさ」と語った。

彼のダイナミックな演奏は映画『High School Confidential 』(タイトル曲をトラックの荷台で歌っている)や『Jamboree 』で観ることができる。彼は「ロックンロール初のワイルドな男」、「ロックンロール初の折衷主義者」と呼ばれている[15]。クラシック作曲家のマイケル・ナイマンはルイスについて、新たな美的感覚を開花させてくれたと語った[16]。

1958年5月、イギリスツアーに出た折、唯一ロンドン・ヒースロー空港に取材に来ていた通信社のリポーターであるレイ・ベリーに、ルイスが3人目の妻としてマイラ・ゲイル・ブラウンと結婚していたことを知られてしまった。彼女はルイスの父方のいとこの子であり[17][18]、まだ13歳であった。ブラウン、ルイス、マネージャーは彼女を15歳だとごまかしていた。ルイスはこの時22歳。マスコミが大騒ぎしたため、3回公演したのみで打ち切りとなった。

ルイスがアメリカに戻ってもスキャンダルは打ち消せず、ラジオ局のブラックリストに載った。ルイスはこれまで自分をサポートしてくれた多くの人々に裏切られたように感じていた。ディック・クラークは番組から彼を降板させた。サン・レコード社長がジャック・クレメントとの偽のインタビュー『The Return of Jerry Lee 』を発表し、婚姻問題、批判を軽視した「答え」としてルイスの曲の一部を引用したためルイスはサム・フィリップスにも裏切られたと感じていた。唯一ディスクジョッキーのアラン・フリードだけがルイスの味方のままであり、賄賂容疑で降板するまで彼のレコードをかけ続けた。

それでもサン・レコードとの契約はそのままで、レコーディングおよび定期的なシングル発表は続けていた。それまで1万ドルのコンサートを行なっていたが、それ以降バーや小さなクラブに250ドルで出演するようになった。その頃、信頼できる友人は数少なかった。

かつてB.B.キング、ハウリン・ウルフ、プレスリー、ロイ・オービソン、パーキンス、ルイス、キャッシュなどがレコーディングしたユニオン通りのスタジオが古くなったため、フィリップスはメンフィスのマディソン通り639番地に新しい最高水準のスタジオを建て、ナッシュビルにもスタジオをオープンした。1961年、ルイスはナッシュビルのスタジオでレイ・チャールズの『What'd I Say 』をレコーディングし、大ヒットした。ヨーロッパでは1962年9月に『Sweet Little Sixteen 』、1963年3月に『Good Golly Miss Molly 』が立て続けにヒットした。コンパクト盤の『Hang Up My Rock and Roll Shoes 』、『I've Been Twistin' 』、『Money 』、『Hello Josephine 』などが特に初期のディスコで流れるようになった。グレン・ミラー・オーケストラの名曲『イン・ザ・ムード』をインストゥルメンタルのブギ調にアレンジした曲を「ザ・ホーク」という偽名でフィリップス・インターナショナルから発表したが、ディスクジョッキーはその独特のピアノ演奏によりすぐにそれがルイスだと見破り、この策略は失敗した。

1963年、サン・レコードとの契約が満了し、スマッシュ・レコードに移籍して多くのロックの曲をレコーディングしたが大きなヒットにはならなかった。

1960年代中盤には、イギリスやドイツでルイスは注目されるようになった。1964年、ザ・ナッシュヴィル・ティーンズと共に収録したライヴ・アルバム『Live at the Star Club, Hamburg 』が史上最も優れたロックンロールのライヴ・アルバムの1つと考えられるようになった[19][20][21][22][23]。音楽評論家のスティーブン・トーマス・アールワインは「これまでのレコードの中でも『Live at the Star Club 』は桁外れで斬新でハードなロックンロールだ」と記した[23]。

1960年代、マーキュリー・レコードの子会社であるスマッシュ・レコード在籍中の4年間、ロックでの再起に行き詰まり、カントリーのバラードを演奏するようになった。

1965年、カントリーに重きを置いたアルバム『Country Songs for City Folks 』をレコーディングした。1968年、シングル『Another Place, Another Time 』がトップ10にランクインし、これを機に、カントリー・チャートで第1位となった『To Make Love Sweeter For You 』を含み数々の曲がトップ10にランクインするようになった。同時期の元ロカビリーのコンウェイ・トゥイッティのように、カントリーで再度スターダムに上がった。この時期のルイスのカントリーのヒット曲には『What's Made Milwaukee Famous (Has Made a Loser Out of Me) 』、『She Still Comes Around (To Love What's Left of Me) 』、『She Even Woke Me Up to Say Goodbye 』、『Once More With Feeling 』、『There Must Be More to Love Than This 』、『Touching Home 』、『Would You Take Another Chance on Me 』、『Me and Bobby McGee 』、『Think About It, Darlin' 』、『Sometimes a Memory Ain't Enough 』、『Tell Tale Signs 』などがある。1970年、マーキュリー・レコードがスマッシュ・レコードを打ち切り、その後はマーキュリーからシングルやアルバムが発表されるようになった。ルイスの再起により、サン・レコードは1963年以降にレコーディングして未発表の『Invitation to Your Party 』、『One Minute Past Eternity 』、『I Can't Seem To Say Goodbye 』、『Waiting For A Train 』などを発表し、1969年から1970年のカントリー・チャートで上位に入った。ルイスの成功はその後約10年続き、1972年、ザ・ビッグ・ボッパーのクラシック・ロック『Chantilly Lace 』のカヴァー、『Drinkin' Wine Spo-dee-o dee 』、1977年、『Middle Age Crazy 』など、再度ロックにも挑戦し始めた。1979年、エレクトラ・レコードと契約し、1981年の『Thirty-Nine and Holding 』がカントリー・チャートでの最後のヒット曲となった。1983年、MCAレコードと契約したが短期間で離脱した。

1989年、ロック時代の若い頃を基に映画化した『Great Balls of Fire! 』が公開され、劇中で使われる曲を全て再録音することを決心したことなどでルイスは再度注目された。この映画はルイスの3番目の妻マイラ・ゲイル・ルイスによる書籍を基にしており、ルイス役にデニス・クエイド、マイラ役にウィノナ・ライダー、ジミー・スワガート役にアレック・ボールドウィンが配役された。この映画はルイスの初期の頃の経歴、マイラとの関係などが描かれ、1950年代のスキャンダルを中心にしている。翌年1990年、ヒット映画『ディック・トレイシー』のサウンドトラックに新曲『It Was the Whiskey Talkin' (Not Me) 』を共同制作した。この曲は劇中のラジオから流れている設定で聴くことができる。

いとこでテレビ伝道者のジミー・スワガートのスキャンダルで、親族はトラブルに巻き込まれた。他のいとこでカントリーのスターであったミッキー・ギリーと同様、スワガートはピアノ奏者である。いとこ同士の3人は、フェリデイのクラブのヘイニーズ・ビッグ・ハウスから流れる黒人のブルースなど、幼少期は同じ音楽を聴いて育った。ジェリー・リー・ルイスとスワガートは、長年複雑な関係が続いている。

ルイスの妹リンダ・ゲイル・ルイスはルイスとレコーディングを行ない、しばらく共にコンサート・ツアーに出ていたが、その後ヴァン・モリソンとより多くのレコーディングを行なった。