2011年，迪丽热巴领衔主演了红色革命剧《阿娜尔罕》，而这也是其个人的影视剧首秀，她在剧中饰演了美丽善良且外柔内刚，敢爱敢恨又渴望自由的女主角阿娜尔罕，而该剧于2013年在央视一套黄金档播出后则获得了城市网全国同时段收视率首位的成绩，并获得第30届电视剧飞天奖优秀电视剧奖提名。
2012年，迪丽热巴与刘诗诗、胡歌、彭于晏等人共同出演了古装传奇爱情剧《风中奇缘》，剧中她饰演的则是舞艺不凡的异域美女骊姬。
2013年，迪丽热巴与杨幂、李易峰、陈伟霆等人合作出演了古装仙侠爱情剧《古剑奇谭》，并在剧中饰演天真善良，精灵可爱的天墉城小师妹芙蕖；同年，她还出演了都市青春网剧《微时代》，剧中她饰演的是娇纵又可爱的豪门小公主吴安珀。
2014年，迪丽热巴与景甜、张哲瀚、李晟等人共同出演了古装励志传奇剧《班淑传奇》，她在剧中饰演的是拥有异域风情的楼兰公主；9月，其与众多艺人共同出的演古装周播剧《美人制造》在湖南卫视播出；同年，她还领衔主演了都市校园奇幻剧《逆光之恋》，并在剧中饰演了原本是拥有令人欣羡爱情的富家女，却因逃婚而离奇身亡，变成鬼魂的女主角江离 ；此外，她还出演了现代都市商战剧《爱的阶梯》；12月12日，迪丽热巴获得了中国时尚权力榜年度演艺圈新锐势力奖。
2015年7月22日，迪丽热巴主演的都市职场爱情剧《克拉恋人》上星播出，她在剧中饰演的则是外表高冷有范儿，而内心却单纯善良，鬼马精灵的超级明星高雯，而迪丽热巴也凭借在剧中的表现赢得了更多关注，并获得第7届国剧盛典观众喜爱新人女演员奖 ；同年，她还与林峰搭档主演了古装武侠剧《六扇门》，并在剧中饰演了性格豪爽、智勇双全的侠女苏溢清 ；12月，其与杨幂、李易峰等人合作主演的现代爱情片《怦然星动》上映，片中她则饰演了身材火辣、单纯呆萌的耀眼明星郝美丽。
2016年6月26日，迪丽热巴因在现代喜剧片《傲娇与偏见》中饰演元气满满、干劲十足的北漂女作家唐楠楠而获得了中英电影节组委会最佳新人奖；8月，其主演的现代都市励志剧《麻辣变形计》播出，她在剧中饰演的是叛逆性感、娇艳美丽的女保镖关小迪；同年，迪丽热巴还领衔主演了都市爱情励志喜剧《漂亮的李慧珍》，并在剧中饰演了曾经拥有完美一切，长大后却家道中落的女主角李慧珍，同时她还为该剧演唱了插曲《舍不得》；此外，迪丽热巴还在这一年获得了中国泛娱乐指数盛典新势力女艺人奖。
2017年1月，迪丽热巴与杨幂、赵又廷、高伟光等人联袂主演的古装玄幻爱情剧《三生三世十里桃花》上星播出，剧中她饰演了淳美灵动，真心无畏，四海八荒独一无二的九尾红狐白凤九 ，而迪丽热巴也凭借该角色获得了第23届上海电视节白玉兰奖最佳女配角奖的提名；2月，她开始担任浙江卫视户外竞技真人秀《奔跑吧》的常驻嘉宾；8月，迪丽热巴领衔主演的古装传奇爱情剧《秦时丽人明月心》在浙江卫视周播剧场播出，剧中她则饰演了集美貌与智慧于一身的女主角公孙丽；12月3日，受邀参加腾讯视频星光大赏，获得年度最具人气电视剧女演员奖；12月29日，其主演的现代奇幻片《解忧杂货店》上映；随后，迪丽热巴还参加了浙江卫视跨年晚会，并在晚会上表演了舞蹈《Despacito》。
2018年3月1日，其主演的古装仙侠言情剧《烈火如歌》在优酷独家播出，迪丽热巴在剧中饰演的是纯净善良、灵动活泼的女主角烈如歌，该剧的播放量最终突破了77亿次，而她与毛不易合唱的该剧片尾曲《浴火成诗》也于同期上线 ；4月20日，迪丽热巴与郭京飞搭档主演的爱情喜剧片《21克拉》全国上映 ；4月25日，迪丽热巴获得了中国文娱大数据发布盛典最具网络热度女艺人、最具粉丝号召力女艺人两项殊荣 ；6月18日，迪丽热巴凭借其主演的电视剧《烈火如歌》，获得了上海国际电影电视节互联网影视峰会盛典的年度实力女演员奖 ；6月25日，她与邓伦搭档主演的现代科幻剧《一千零一夜》播出，迪丽热巴在剧中饰演的是天真热情、想法跳跃的女主角凌凌七，而该剧也在CSM全国网取得了同时期黄金档电视剧收视率第一，而其网络播放量则突破了五十亿次；随后，她还参加了东方卫视原创舞蹈真人秀《新舞林大会》；同年，迪丽热巴还在与窦骁搭档主演的神话爱情片《日月》中饰演了充满爱心、热爱自然，又崇尚自由的女主角嫦娥；10月12日，迪丽热巴作为第七位“金鹰女神”参加了第12届中国金鹰电视艺术节暨第29届中国电视金鹰奖开幕式晚会，并成为了首位1990年代出生的“金鹰女神”，而她也在这次艺术节上获得了观众喜爱的女演员和最具人气女演员两项殊荣；10月16日，迪丽热巴获得了第5届中国电视好演员网剧组优秀演员奖 ；11月8日，迪丽热巴确认担任男团选拔节目《创造营2019》的发起人与导师。
2019年1月11日，迪丽热巴受邀参加微博之夜盛典，获得微博2018年度热度人物奖；1月17日，参加由中国文学艺术界联合会主办的“百花迎春——中国文学艺术界春节大联欢”，并与杜江、李易峰、蒋璐霞合作演唱了歌曲《我的新时代》；2月4日，参加《2019年中央广播电视总台春节联欢晚会》，并与凤凰传奇、钟汉良、张艺兴、周冬雨表演歌舞《中国喜事》 ；5月4日，受邀参与了央视网、共青团中央联合策划发起的“中国YOUNG计划”，并演唱了主题曲《向上的光》 ；9月7日，获得第十七届中国电影表演艺术学会金凤凰“新人奖” ；10月9日，参加的明星旅行电影式慢综艺《慢游全世界》播出；12月31日，参加梦圆东方·2020东方卫视跨年盛典，并演唱歌曲《野蛮生长》。
2020年1月22日，迪丽热巴与高伟光合作主演的古装玄幻爱情剧《三生三世枕上书》在腾讯视频播出，并在剧中再度饰演青丘白凤九；5月19日，与黄景瑜合作主演的现代职场爱情剧《幸福，触手可及！》播出，在剧中饰演独立成熟，霸气干练的新锐设计师周放 ；9月30日，参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，与任嘉伦、云朵等表演歌舞《好儿好女好家园》。
2021年2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与李现、刘浩存等表演歌曲《奔跑的青春》；2月12日，参加《2021年北京广播电视台春节联欢晚会》，并担任春晚代言人 ；2月18日，主演的古装玄幻剧《驭鲛记》开机；3月31日，与吴磊合作主演的古装传奇剧《长歌行》播出，在剧中饰演永宁郡主李长歌 ；7月20日，与龚俊共同主演的《安乐传》官宣并开机 ; 7月26日，主演的都市爱情剧《你是我的荣耀》播出，在剧中饰演美貌女明星乔晶晶 。

参演电视剧
2022 驭鲛记之与君初相识
2022 安乐传
2021-7-26 你是我的荣耀
2021-3-31 长歌行
2020-05-19 幸福，触手可及！
2020-01-22 三生三世枕上书
2018-6-25 一千零一夜
2018-03-01 烈火如歌
2017-8-14 秦时丽人明月心
2017-01-30 三生三世十里桃花

参演电影
2019 日月
2018-04-20 21克拉
2017-12-29 解忧杂货店
2017-04-21 傲娇与偏见
2015-12-03 怦然星动

参演微影视
2017年 Lost In Your Eyes
2018年 模特
2018年5月7日 不期而遇
2018年4月12日 热舞吧！青春

参演短片
2021年 《最美表演》

音乐单曲
2014-07-28 我们的时代 网络剧《微时代》片尾曲
2016-03-13 爱在心中 电视剧《爱的阶梯》插曲
2017-01-20 漂亮的在一起 电视剧《漂亮的李慧珍》片头曲
2017-01-20 舍不得 电视剧《漂亮的李慧珍》插曲
2018-02-02 好运聚一糖 个人单曲
2018-02-26 浴火成诗 与毛不易合唱的网络剧 《烈火如歌》片尾曲
2017-12-15 赴一场生命的冒险 游戏《蛮荒搜神记》主题曲
2019-05-04 向上的光 “中国YOUNG计划”主题曲
2017-04-19 傲娇与偏见 《傲娇与偏见》电影宣传曲

固定综艺
2019《极限挑战第五季》
2018《创造营2019》
2018《漫游全世界第三季》
2018《新舞林大会》
2017《奔跑吧》

漫画作品
2018 冷巴ACTION