A háború következtében a színművészetis tanulmányait mindössze két hónapig folytató fiatal Kállai 1948-ban a Nemzeti Színház tagja lett. A nemzet első színházának társulatához tartozott ötven éven keresztül, megszakítás nélkül, 1989 óta pedig örökös tag. 2000 óta a Pesti Magyar Színház művésze.
Mint filmszínész is jelentős. Aljas huszártisztet játszott a Katonazenében (1961) mérnököt a Megszállottak-ban (1961), a határozatlankodó Takaró Sándort Németh László Iszony című regényének filmváltozatában (1965). Egy korszak jelképévé vált Pelikán József gátőr megformálásával, Bacsó Péter 1969-ben forgatott, de csak jóval később bemutatott filmjében, a Tanúban. A történetnek 1994-ben elkészült a folytatása is.
Kállai Ferenc 1977-1990 között tanított a Színház-és Filmművészeti Főiskolán. 1981-1990 között a Színházművészeti Szövetség elnöke, 1985-1989 között országgyűlési képviselő és tagja volt a parlament kulturális bizottságának. 1998-ban Budapest díszpolgárává választották. Számos kitüntetést mondhat magáénak: Jászai Mari-díj (1956,1958), érdemes művész (1966), kiváló művész (1970), Kossuth-díj (1973), a Magyar Köztársasági Érdemrend középkeresztje (1995). 2002 augusztusában a Nemzet Színésze kitüntető cím első tizenkét tulajdonosának egyike volt.
