Al finalizar la guerra Trenet se mudó a Estados Unidos, donde vivió durante unos años y logró gran éxito. Tras de una serie de conciertos en el Bagdad en Nueva York, recibió ofertas de la industria de Hollywood. Allí conoció a Louis Armstrong e inició una larga amistad con Charlie Chaplin.

Su canción más famosa "La mer" (El Mar), la cual según la leyenda compuso junto a Leo Chauliac en un tren en 1943, fue grabada por primera vez en 1946. "La Mer" es quizás aún más conocida gracias a sus versiones en otros idiomas, contándose más de 400 de éstas. En inglés fue traducida como "Beyond the Sea" (Más allá del mar), y fue un éxito en la voz de Bobby Darin. Una de sus versiones más recientes es la del cantante inglés Robbie Williams, para quien esta canción no es típica de su habitual estilo. La canción es también uno de los temas musicales utilizados por la empresa de cruceros Carnival Cruises en sus propagandas por televisión, además de haber aparecido siendo cantada en numerosas películas (tales como Soñadores de Bernardo Bertolucci) y series de televisión (más recientemente en la serie estadounidense Lost). También uno de sus temas, "Boum!", es central en la película “Toto Le Heros” de Jaco Van Dormael (1991). Trenet compuso y cantó un variado grupo de canciones que se han convertido en clásicas canciones de estilo popular en Francia. Entre estas se incluyen: "Fleur bleue", "Y'a de la joie", "Je chante", "Douce France", "Que reste-t-il de nos amours?" así como "La mer". "La mer", en la interpretación de Julio Iglesias, también es utilizada en la última escena de la notable película Thiker, Taylor, Soldier and Spy, traducida como "El espía que sabía demasiado".