2013年参演由杨幂担任制作人的时装剧《微时代》 以及古装仙侠剧《古剑奇谭》，分别饰演吴安珀和芙蕖。
2014年1月接拍了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月接拍了由张檬、张睿等主演的商业现代剧《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电影及网络剧《逆光之恋》 的拍摄，出演女一号富家女江离一角 。11月接拍了由著名导演陈铭章执导的电视剧《克拉恋人》，在剧中饰演女二号高雯 ，该剧于2015年7月22日在浙江卫视、安徽卫视播出。
2015年2月，主演校园魔幻网络剧《逆光之恋》，出演女主角富家女江离；7月22日，迪丽热巴参演都市爱情电视剧《克拉恋人》在浙江卫视、安徽卫视播出，迪丽热巴在剧中饰演外表看似高冷有范儿，而内心单纯善良，鬼马精灵的超级明星高雯，并凭借该角色获得2015年国剧盛典获得观众喜爱新人女演员奖 ；12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。
2016年12月8日，参演的古装励志剧《班淑传奇》播出，在剧中饰演楼兰公主；3月，参演商业现代剧《爱的阶梯》，饰演富家千金宋子涵；6月20日，主演电视剧《六扇门》在腾讯视频VIP上线播出，饰演女主角侠女苏溢青 ；8月，主演的都市电视剧《麻辣变形计》，在剧中饰演女主角帅气保镖关小迪；同年获得2016中国泛娱乐指数盛典新势力女艺人奖；12月8日，主演古装武侠剧《丽姬传》，饰演集美貌与智慧于一身的女一号公孙丽。
2017年1月，主演的浪漫爱情电视剧《漂亮的李慧珍》在剧中饰演女主角李慧珍 ，并为该剧演唱插曲《舍不得》；1月30日，热巴参演玄幻电视剧《三生三世十里桃花》，在剧中饰演青丘帝姬凤九，并凭借该剧提名上海电视节“白玉兰奖”最佳女配角；2月起，担任浙江卫视综艺节目奔跑吧的常驻主持人；3月，主演根据明晓溪同名小说改编的古装言情剧《烈火如歌》，饰演女主角烈如歌；4月，主演中二爆笑喜剧片《傲娇与偏见》，在片中饰演表面大大咧咧，虽然身处贫困，却对生活拥有无限追求的北漂女作家唐楠楠，并凭借该电影获得2016中英电影节最佳新人奖。