2010年出演王全安导演改编自陈忠实长篇小说《白鹿原》同名电影女一号田小娥，获2012年第62届柏林国际电影节最佳女主角提名，获2013年第20届北京大学生电影节最受大学生欢迎的女演员奖。2013年9月10日凭借《白鹿原》和《钱学森》两部作品获得第14届中国电影表演艺术学会奖。2015年在周星驰执导爱情喜剧电影《美人鱼》饰演李若兰。

虽然事业上一帆风顺，张雨绮的感情生活并不顺利，2011年4月18日，张雨绮与大20岁的王全安在西安领取结婚证宣布结婚。但是后来王全安发生“嫖娼门”事件，2015年7月2日晚，张雨绮微博发文宣布与王全安离婚。

如今张雨绮和袁巴元夫妻恩爱，还有了爱情的结晶，果然女人还是要选对人。2016年张雨绮加盟陈凯歌导演古装电影《妖猫传》，《妖猫传》里张雨绮饰演的“春琴”有大量的舞蹈戏和威亚戏，她演戏十分拼命，腿上磕碰得都是淤青也从不抱怨，导演陈凯歌对她的拼劲赞不绝口，影片于2017年12月22日中国上映。