En 1989 Kylie protagonizó en The Delinquents, la historia de una joven creciendo en la Australia de finales de los años 50. El estreno coincidió con su popularidad en Neighbours y, a pesar de comentarios burlones sobre la película y la actuación de Minogue por parte de la crítica, fue un éxito de taquilla. Apareció como Cammy en la película de acción Street Fighter: Ultimate Battle (1994) basada en la serie de videojuegos de lucha del mismo nombre y donde se le ligó sentimentalmente al actor belga Jean Claude Van Damme, cosa que ella negó. El filme no ayudó a su carrera y su actuación recibió duras críticas. Siguientes películas como Bio-Dome (1996), Sample People y Cut (ambas del 2000) no lograron atraer a la audiencia.

El director australiano Baz Luhrmann, impresionado por su gira Intimate and Live, escogió a Kylie para la película Moulin Rouge (2001) donde interpretó a Absinthe, el Hada Verde, cantando una línea de The Sound of Music.