2013年，马思纯与丹尼斯·吴搭档主演了治愈系爱情剧《未婚妻》，饰演了单纯善良的女主角蓝小依；同年，马思纯还与黄轩、蒋雯丽、林栋甫共同出演了电影《白相》。

2014年，马思纯先是与张国立、蒋雯丽、刘立合作出演了现代情感剧《爱情最美丽》，饰演了善良纯真的80后气质女孩儿马晓灿；随后，马思纯还在与范冰冰、张丰毅、李治廷等众多艺人共同出演的古装人物传奇剧《武媚娘传奇》中饰演了命运悲惨的魏国夫人贺兰敏月；同年，马思纯又与陈都灵、欧豪、杨洋联袂主演了苏有朋的大银幕导演处女作《左耳》，饰演个性张扬放肆且敢爱敢恨，犹如向日葵般妖艳的吧啦。

马思纯还与何润东、张钧甯共同出演了根据日本作家原田舞叶同名小说改编的都市情感片《只要一分钟》；以及，与孙俪、刘涛、马苏艺人共同出演了战国宫廷剧《芈月传》。2015年，马思纯与霍建华搭档主演了根据同名网络小说改编的悬疑爱情剧《他来了请闭眼》，饰演女主角简瑶。