2011年参演首部电视剧《阿娜尔罕》，饰演女主角“阿娜尔罕”，迪丽热巴为适应角色中不畏强权的“旧社会少女”特意下乡体验农村生活，拍摄中带伤跳舞坚持不用替身；该剧于2013年5月7日在央视一套黄金档播出，并获得同时段城市网收视率居首位的成绩，维吾尔语、哈萨克语版同步在新疆电视台播出；迪丽热巴在剧中自然朴素的表演、本色的妆容等获得好评。
2012年参演古装历史言情剧《风中奇缘》，该剧于2014年10月1日在湖南卫视播出，剧中迪丽热巴再次展示擅长的民族舞蹈，饰演异域美女骊姬与剧中女主角莘月精彩斗舞。
2013年参演由杨幂担任制作人的时装剧《微时代》，在剧中饰演娇纵的小公主吴安珀；同年在古装仙侠剧《古剑奇谭》中精灵搞怪、萌萌可爱地亮相，饰演天墉城唯一的女弟子小师妹芙蕖。
2014年1月，参演于正工作室出品的古装剧《班淑传奇》，在剧中饰演楼兰公主，3月参演商业现代剧《爱的阶梯》；7月参与于正执导湖南卫视定制周播剧《美人制造》的拍摄；8月参与腾讯视频与于正工作室联合出品的网络剧《逆光之恋》的拍摄，出演女一号富家女江离一角；11月，参演台湾导演陈铭章执导的电视剧《克拉恋人》，在剧中饰演女二号高贵冷艳的超级明星高雯；12月12日，荣获中国时尚权力榜年度演艺圈新锐势力奖。
2015年3月，主演古装武侠电视剧《六扇门》，出演女一号智勇双全的侠女苏溢清；6月，参演由杨幂、李易峰主演的电影《怦然星动》，在影片中她再次饰演一位耀眼的明星郝美丽；7月22日，电视剧《克拉恋人》在浙江卫视、安徽卫视播出，迪丽热巴饰演的大明星高雯外表看似高冷有范儿，而内心单纯善良，鬼马精灵，首次挑战这样画风非常多变的人物，让热巴坦言承受了不小的压力，但最终热巴将压力转换为了动力，凭借对“高雯”的成功塑造和真实自然生动的表演，赢得了观众的认可喜爱和更多关注。8月，热巴主演的电视剧《麻辣变形计》天津正式开机，在剧中饰演女一号女保镖关小迪。10月18日，二次元爆笑喜剧电影《傲娇与偏见》开机，饰演女主唐楠楠。
