Ese mismo año, trabaja por segunda vez para Lelouch en Vivre pour vivre, iniciando una larga colaboración con un joven músico marsellés, Christian Gaubert, que se convertiría en su arreglista preferido, y como ya lo habían hecho en Un hombre y una mujer, Lai y Lelouch volverían a consensuar la banda sonora antes de filmar, algo que mantendrían como método de trabajo.
«La música de Francis ha sido siempre mi mejor director de actores», diría el cineasta tras una colaboración de más de veinticinco películas, entre las que aparecen clásicos como Un homme qui me plaît (1969), Le voyou (1970), La aventura es la aventura (L’Aventure, c’est l’aventure, 1972), La bonne année (1973); Los unos y los otros (Les Uns et les autres, 1981), Edith y Marcel (1983), Un hombre y una mujer: 2ª parte (1986), y Les Plus belles années d’une vie (2019), la tercera parte de Un homme et une femme, que fue su último trabajo antes de su muerte.
Insólitamente, Lai comenzó y terminó su carrera componiendo la música de esta saga de Lelouch, cerrando asimismo el círculo de su vida.
Además de Lelouch, Francis Lai mantuvo excelentes colaboraciones con directores como Terence Young (Mayerling, 1968); René Clément (El pasajero de la lluvia, 1970 – Como liebre acosada, 1972); Dino Risi (Alma perdida, 1977 – Tolgo il disturbo, 1990); Henri Verneuil (El cuerpo de mi enemigo, 1976); Yves Boisset (Canicule, 1983); Claude Zidi (Les Ripoux, 1984); y Nikita Mikhalkov (Oci ciornie, 1987).
En 1970, consolidada su fama internacional, gana su único Oscar por el drama lacrimógeno Love Story de Arthur Hiller, y el tema de la película, «Where Do I Begin?», se convirtie en un éxito de los 40 principales. Ganó además el disco de oro por su música para Bilitis (1977).