1996年，主演孫文學執導的劇情電影《星星點燈》1998年，被張藝謀選中，在根據鮑十小說《紀念》改編的劇情電影《我的父親母親》
1999年，與周潤發、楊紫瓊聯袂主演由李安執導的武俠動作電影《臥虎藏龍》
2000年2月，參加中央電視臺春節聯歡晚會，並表演開場歌舞《把春天迎進來》；同年，與成龍、克裏斯·塔克聯袂主演動作電影《尖峰時刻Ⅱ》
2001年，與鄭伊健、張柏芝、古天樂合作出演由徐克執導的古裝仙俠電影《蜀山傳》，9月7日，與鄭雨盛、朱鎮模合作主演的古裝動作電影《武士》在韓國上映，在片中飾演朱元璋的幼女芙蓉公主。
2002年12月12日，與李連傑、梁朝偉、張曼玉、陳道明合作主演的武俠電影《英雄》首映，在片中飾演殘劍的女仆如月。2006年4月26日，其主演的劇情電影《茉莉花開》上映，在片中壹人分飾三角，分別飾演了茉、莉、花三個不同時代的上海女人，並憑借該片獲得第24屆中國電影金雞獎最佳女主角獎；9月15日，其主演的古裝宮廷電影《夜宴》上映，在片中飾演意識到權力的重要性並主動追求權力的婉後。
同年，為好萊塢動畫電影《忍者神龜》中的“鬼腳忍者”頭領卡拉配音；
2008年2月，參加中央電視臺春節聯歡晚會，並獨唱歌曲《天女散花》；12月4日，與黎明搭檔主演的劇情電影《梅蘭芳》首映，在片中飾演性格開闊爽朗的京劇藝人孟小冬，並憑借該片獲得第13屆中國電影華表獎優秀女演員獎。
2011年5月10日，與郭富城、濮存昕、蔣雯麗領銜主演的劇情電影《最愛》上映，在片中飾演因得了熱病而不得不離開丈夫的商琴琴。2012年9月27日，與張東健、張柏芝合作主演的愛情電影《危險關系》首映，在片中飾演出身名門、溫婉大方的女主角杜芬玉。
2013年1月8日，與梁朝偉、張震、宋慧喬領銜主演的動作電影《壹代宗師》上映，在片中飾演原名宮若梅。同年，擔任湖南衛視歌唱選秀節目《中國最強音》的導師；7月22日，推出個人單曲《夢想長大了》，9月17日，與王力宏、鄭愷、關穎聯袂主演的愛情喜劇電影《非常幸運》首映，在片中飾演聰明伶俐、喜歡幻想的女主角蘇菲。2014年12月2日，由吳宇森執導，章子怡、金城武聯袂主演的劇情電影《太平輪（上）》上映，在片中飾演由於種種原因而被迫淪落風塵的女主角於真。
2015年7月30日，其主演的劇情電影《太平輪·彼岸》上映。
2016年2月14日，與彭於晏、佟麗婭、周冬雨聯袂主演的愛情電影《奔愛》首映。12月16日，其主演的諜戰電影《羅曼蒂克消亡史》上映，在片中飾演王老板的太太小六。
2017年，主演邁克爾·道赫蒂執導的災難電影《哥斯拉：怪獸之王》