Come attore, Cox ha fatto il suo debutto nel film acclamato 1972, Deliverance. In una scena, suona lo strumentale “Dueling Banjo” sulla sua chitarra con un ragazzo di montagna che suona il banjo, interpretato dall’attore bambino Billy Redden. È stato assunto per il ruolo perché poteva suonare la chitarra. Cox ha pubblicato la sua autobiografia nel 2012, raccontando le sue esperienze di realizzazione del film.
Nel 1974-1975, Cox ha recitato nella breve serie orientata alla famiglia intitolata Apple Way, creata da Earl Hamner, creatore dei Waltons. Egli è anche apparso come Mr. Webb in una produzione televisiva della nostra città. Nel 1977, è apparso nell’episodio “Devil Pack” della serie Quinn Martin’s Tales of the Unexpected. Nel 1984, 12 anni dopo Deliverance, Cox interpretò di nuovo un membro di un piccolo gruppo di uomini che si sono persi, questa volta nel deserto del Nevada, e inseguiti da gente del posto assetati di sangue nel film a basso budget Courage.
Uno dei ruoli di Cox è stato quello del Dr. John Gideon durante l’ultima stagione del dramma medico televisivo St. Elsewhere. Il personaggio di Cox è stato mooned dal Dr. Donald Westphall (Ed Flanders) alla fine del terzo episodio della sesta stagione.
Il primo ruolo di Cox in un film ad alto budget arrivò nel 1984 come il tenente Andrew Bogomil in Beverly Hills Cop, e tornò al ruolo in Beverly Hills Cop II nel 1987.
Nello stesso anno, Cox è apparso nel film RoboCop di Paul Verhoeven nel ruolo dell’arciduca Richard “Dick” Jones.
Nel 1990, Cox ha interpretato il capo della polizia di Los Angeles Roger Kendrick in The Cop Rock di breve durata, presentando una sorprendente somiglianza fisica con il capo in carica del mondo reale Daryl Gates. È anche apparso come antagonista Mars Amministratore Vilos Cohaagen in Total Recall lo stesso anno.
Cox ha fatto una notevole apparizione in Star Trek: The Next Generation come” efficiente ma impersonabile ” Capitano Edward Jellico nell’episodio in due parti “Chain of Command”. Ha anche interpretato Henry Mason, il padre di Bree Van de Kamp (Marcia Cross) in Desperate Housewives.
Nel 1997, Cox ha interpretato il presidente fittizio degli Stati Uniti Jack Neil nel film Murder at 1600. Cox ha anche interpretato John Ramsey nel film TV del 2000 Perfect Murder, Perfect Town e il senatore/Vice presidente Robert Kinsey in Stargate SG-1.
Cox ha avuto un ruolo nella moglie Starter. Ha giocato Pappy McCallister, il marito della migliore amica di Molly Kagan Joan.
Cox occasionalmente ha fatto lavori di animazione, prestando la sua voce al disertore tyrusiano Doc in Invasion America e al senatore McMillan in Spawn di Todd McFarlane.
Cox ha recitato in un episodio della serie Mr Sunshine di Matthew Perry del 2011.
Cox ha interpretato Walter Kenney in Dexter, sesta stagione, terzo episodio (“Smokey and the Bandit”).
Cox ha recitato come guest star in un episodio di Diagnosis Murder intitolato “The Pressure to Murder”, episodio 9, terza stagione.
Nel 2018, Cox ha interpretato Gideon Claybourne nella stagione 6 di Nashville.