倪妮饰演的玉墨虽然很年轻，但她对《金陵十三钗》这部影片的表演把握得十分精准。她是一个新时代的新类型，演戏很刻苦也有天赋，比较稳定，能承受很大的压力。有一种知性美，落落大方，是个素质及表现力都特别好的演员。她对人物内心的刻画比较到位，很适合演内心丰富又有文艺气质的角色。从《金陵十三钗》中走出的倪妮本领越来越强，像是孙悟空会变魔术一样，披什么衣裳变什么Feel，涂什么妆容演什么角儿，全然没有新人初入世事的生疏感。戏中一派欲抱琵琶颂秦淮的婀娜腔调深入人心，给大众的印象还多是身着旗袍、勾起红唇的熟女范儿；但真到了戏外，媚眼如丝的她，说起话来却相当快言快语，带着一股倔强与任性，俨然一副人前女神人后“女汉子”的率真模样。她有一种没架子接地气的特质，给人感觉她是一个带有男孩子气的邻家学妹。
2011年参演由张艺谋导演的电影《金陵十三钗》，饰演女主角玉墨，从而进入演艺圈，并凭借此片获得第6届亚洲电影大奖最佳新演员奖、第7届华语青年影像论坛年度新锐女演员奖、第十二届华语电影传媒大奖最受瞩目女演员奖和第21届上海影评人奖最佳女演员奖。2013年1月与杨幂、Angelababy及刘诗诗一同入选成为“新四小花旦”。同年出演《我想和你好好的》和《等风来》电影女主角。2014年出演电影《匆匆那年》和中国版《新娘大作战》的女主角。同年12月5日《匆匆那年》上映，中国内地票房5.8亿，加上《金陵十三钗》中国内地票房6.086亿，倪妮出道短短三年已拥有两部作为第一女主角票房过五亿的电影代表作 。2015年倪妮出演由吕克·贝松编剧并监制的中法合拍3D动作奇幻电影《勇士之门》女主角。同年，倪妮与奥斯卡影帝阿德里安·布洛迪合作主演由好莱坞导演安迪·坦纳特执导的爱情喜剧电影《曼哈顿爱情故事》。同年11月，倪妮领衔主演根据小说改编的同名电影《悟空传》，倪妮出演女主角紫霞。
2015年初，由倪妮参与的明星动物真人秀《奇妙的朋友》定于1月24日在湖南卫视首播 ，倪妮并参与演唱该节目的主题曲《你有没有听到我》，这也是倪妮首次正式开声献唱主题曲。4月1日，倪妮出席《新娘大作战》定档七夕8月20日全国上映记者发布会。4月9日，国际知名护肤品牌SK-Ⅱ官方正式对外宣布：原亚太区品牌形象代言人倪妮已正式晋升成为SK-Ⅱ的全球代言人，同时倪妮也是SK-Ⅱ有史以来最年轻的全球代言人 。4月11日，倪妮出席新浪娱乐15周年庆典并荣获“杰出青年”荣誉。4月16日，倪妮与《勇士之门》剧组亮相北京国际电影节，倪妮确定出演由曾经执导和编剧过经典电影《这个杀手不太冷》的导演吕克·贝松编剧并监制的中法合拍3D动作奇幻电影《勇士之门》女主角 。4月28日，世界顶尖的权威模特排行网站models刊登了一组倪妮演绎的主题为《似水年华》的创意人物大片，此组片子通过记录五位卓越人物的青春年华，向全世界展示“不一样的北京故事”，而倪妮是其中的一位。
由好莱坞导演安迪·坦纳特（Andy Tennant）执导，倪妮与奥斯卡影帝阿德里安·布洛迪领衔主演爱情喜剧电影《曼哈顿爱情故事》美国纽约开拍。8月20日，倪妮与杨颖领衔主演的电影《新娘大作战》上映36小时票房破亿，倪妮首演喜剧张弛力度掌握得很好，搞怪逗趣的表演获得了观众的一致认可，被称是全片的喜剧担当，该电影内地累积票房1.72亿。在电影发布会上，倪妮透露出席ah婚礼并担任Angelababy的伴娘，此次是倪妮入行后的伴娘首秀。9月25日，倪妮以连卡佛大中华区品牌大使的身份出席连卡佛165周年庆典。同年11月，倪妮与彭于晏再次合作领衔主演由郭子健执导、根据小说《悟空传》改编的同名电影《悟空传》，倪妮出演女主角紫霞 。