2013年1月，易烊千玺与NBA球星沃恩·韦弗、姚宇等联袂主演励志微电影《追上去》。5月，参演改编自安达充短篇漫画《天使之锤》的微电影《蜗牛》，饰演男一号小时候。6月，参演《中国好声音》学员张赫宣单曲《爸爸》MV，饰演男主角少儿时期 。
2015年10月14日，担任配音的法国动画片《小王子》在中国上映，易烊千玺声演男主角“小王子” ，该片以1.58亿票房创下法国动画电影在国内的票房纪录 ；凭借电影《小王子》配音，以7549578的票数斩获首届微博电影之夜影人榜冠军。
2019年10月25日，与周冬雨联合主演的青春片《少年的你》上映，该片入围第93届奥斯卡金像奖最佳国际影片 ，以15.58亿元票房位居年度票房第九位、登顶华语影史青春片票房冠军，易烊千玺颠覆出演小混混刘北山并献唱情感曲《念想》，其塑造的角色刘北山入驻上海杜莎夫人蜡像馆，成为他的首个角色蜡像。
凭借刘北山一角获得第39届香港电影金像奖最佳男主角、最佳新演员双提名，以及第33届中国电影金鸡奖最佳男主角和第26届香港电影评论学会大奖最佳男演员提名；
夺得第39届香港电影金像奖最佳新演员、第35届大众电影百花奖最佳新人、第28届上海影评人奖年度新人男演员 、第14届亚洲电影大奖最佳新演员等奖项 ，该片于11月8日在北美和英国同步上映。
11月入选电影频道《星辰大海青年演员计划》 。12月10日，易烊千玺获得了第26届华鼎奖全国十佳观众最喜爱电视演员。
2020年12月，与周迅、郑秀文领衔主演由张艾嘉、李少红、陈冲执导的电影《世间有她》；12月31日，领衔主演韩延执导的抗癌家庭温情电影《送你一朵小红花》上映，累计票房达14.32亿元，凭借此片提名第34届中国电影金鸡奖最佳男主角。
2021年领衔主演文牧野执导的电影《奇迹》首发概念海报；7月9日，特邀出演的抗疫题材电影《中国医生》上映；9月30日，与吴京领衔主演的抗美援朝献礼片《长津湖》上映，出演七连战士伍万里，截止至12月，以57亿登顶中国内地影史票房冠军；
2022年1月7日，与刘德华共同演唱的电影《奇迹·笨小孩》；1月9日，凭借《送你一朵小红花》获得了第16届华语青年电影周年度新锐男演员奖；1月12日，主演的电影《奇迹》改名《奇迹·笨小孩》；
1月26日，演唱的《长津湖之水门桥》片尾曲《雪花》上线；2月1日，领衔主演的电影《奇迹·笨小孩》和战争电影《长津湖之水门桥》上映，这两部电影的上映助力易烊千玺成为“中国首位00后百亿票房男演员” 。