2010年,孙俪出演刘镇伟导演的电影《越光宝盒》。
除皱
2011年,孙俪出演电视剧《后宫甄嬛传》,在剧中饰演甄嬛,因其在《甄嬛传》里的演技,孙俪获得2012年国剧盛典最佳女主角,并获得两项提名,上海杜莎夫人蜡像馆也为她在戏中“皇太后”造型塑造蜡像。同年参演了与麦兆辉、庄文强导演合作的《关云长》及陈嘉上导演的《画壁》。
2013年,孙俪出演电视剧《辣妈正传》,在剧中饰演女主夏冰。
2014年2月,孙俪主演的电影《大话天仙》上映。6月,因电视剧《辣妈正传》荣获第20届上海电视节"白玉兰奖"最佳女演员奖。8月,孙俪产后复出拍摄郑晓龙导演的新剧《芈月传》。10月,孙俪再因电视剧《辣妈正传》荣获第27届金鹰奖最具人气女演员奖。
2015年9月,邓超兼任导演和主演的电影《恶棍天使》揭开女主角面纱,孙俪饰演查小刀,影片定档12月24日上映。