تعاون الملحن كمال الطويل مع عدد كبير من المطربين، حيث التقى في عدد قليل من الأغاني مع أم كلثوم مثل "لغيرك ما مددت يدا"، و"غريب على باب الرجاء"، والاثنتان من كلمات طاهر أبو فاشا، لكن أشهر لقاء لهما كان في أغنية "والله زمان يا سلاحي"، كلمات صلاح جاهين، التي غنتها في عام 1956 إبان العدوان الثلاثي على مصر، والتي اعتمدت نشيدًا وطنيًا لمصر حتى نهاية السبعينيات من القرن العشرين عندما استبدل بها نشيد "بلادي بلادي" من ألحان سيد درويش.
وتعدّ ألحان الطويل التي غناها عبد الحليم حافظ من أجمل وأشهر ألحانه، حيث التقيا في ما يقدر بـ 56 أغنية عاطفية ووطنية فمع الشاعر مرسي جميل عزيز التقيا في مجموعة من الأغاني، مثل موشح "ياضنين الأمس" الذي غناه عبد الحليم في بداياته، كما التقيا مع نفس الشاعر في مجموعة من الأغاني التي غناها عبد الحليم في أفلامه مثل "الحلو حياتي"، "هيّ دي هيّ"، "قولوله الحقيقة"، "بتلوموني ليه"، "في يوم في شهر في سنة" (التي تعدّ من أجمل ماغنى عبد الحليم)، "جواب"، "راح..راح"، "الحلوة"، "بلاش عتاب" (وهي آخر أغنية عاطفية غناها عبد الحليم من ألحان كمال الطويل)، إضافة إلى ثلاث أغانٍ وطنية هي "ذات ليلة" عام 1959، و"بلدي يا بلدي" عام 1964، و"يا كويت يا حبيبة" عام 1970.
كما التقيا مع الشاعر مأمون الشناوي أيضًا في مجموعة من الأغاني التي غناها عبد الحليم في أفلامه مثل "كفاية نورك"، "حلفني"، "بيني وبينك إيه"، "صدفة"، "في يوم من الأيام"، "بعد إيه"، إضافة إلى أغنية وطنية هي "إني ملكت في يدي زمامي" عام 1956.
ومع الشاعر صلاح جاهين التقيا في مجموعة من الأغاني الوطنية مثل "إحنا الشعب" عام 1956، "بالأحضان" 1961، "المسئولية" 1963، "يا أهلًا بالمعارك" 1965، "صورة" 1966، و"ناصر يا حرية" التي ربما قدمت عند استقالة الرئيس جمال عبد الناصر إبان حرب يونيو 1967.
ومع الشاعر عبد الرحمن الأبنودي قدما مجموعة من الأغاني الوطنية أثناء حرب يونيو 1967، منها "إنذار"، "راية العرب"، "احلف بسماها"، "بالدم"، "اضرب"، "بركان الغضب"، "ابنك يقولك يابطل"، إضافة إلى أغنية "صباح الخير يا سينا" عام 1974.
كما التقى كمال الطويل مع عبد الحليم في أغان أخرى لشعراء آخرين مثل "حبيب حياتي"، "اللي انشغلت عليه"، "بيع قلبك"،(وكلها من تأليف حسين السيد)، "لا تلمني"، "على قد الشوق" (لمحمد علي أحمد، والأخيرة ساهمت في شهرة عبد الحليم)، "سمراء" (للأمير عبد الله الفيصل بن عبد العزيز آل سعود)، و"لقاء" (لصلاح عبد الصبور)، إضافة إلى أغانٍ وطنية مثل "حكاية شعب"، و"مطالب شعب" (لأحمد شفيق كامل)، و"خدني معاك ياهوى" (لمحمد حمزة).
وقدم كمال الطويل الموسيقى التصويرية لفيلم "عودة الابن الضال" مع المخرج الراحل "يوسف شاهين" ومن كلمات "صلاح جاهين" وغناء "ماجدة الرومي" قبل أن يعتزل التلحين ليعود من جديد مجاملة للمخرج "يوسف شاهين" ويقدم معه الموسيقى التصويرية لفيلم "المصير" وعند رحيله أعاد "يوسف شاهين" تقديم موسيقى المصير في فيلم "إسكندرية نيويورك" الذي حمل إهداء خاصا إلى "كمال الطويل".
التقى كمال الطويل مع مجموعة أخرى من المطربين في عدة أغان جميلة مثل نجاة الصغيرة فى الشوق والحب - استناني - لو يطول البعد وفايزة أحمد في و"يا ما قلبي قاللي لأ" ووردة الجزائرية في أغنية "بكرة يا حبيبي" الورد - أصلك تتحب - إسأل الحلوين ولمحمد قنديل لحن "يا رايحين الغورية"وسعاد حسني لحن لها اغاني فيلمي خلي بالك من زوزو وأميرة حبي ولحن لها أغاني مسلسل أنا وهو وهي.
ولمحمد عبد المطلب لحن "الناس المغرمين" وآخر ألحانه "علي صوتك بالغنا" لمحمد منير.