2006年起主攻电影圈,主演冯小刚战争片《集结号》饰演赵二斗,获百花奖最佳男配角及提名金鸡奖;2007年主演文艺片《李米的猜想》获金凤凰奖;2009年主演徐克武侠片《狄仁杰之通天帝国》饰演裴东来,获提名香港电影金像奖最佳男配角奖;2010年-2013年,主演的古装片《画壁》和《四大名捕》三部曲票房连续破亿;2012年主演陈可辛的《中国合伙人》饰演孟晓骏;2013年成立邓超工作室组建公司;2014年导演并投资主演喜剧片《分手大师》票房6.6亿成暑期国产片票房冠军;2009年及2014年,代言两届中国金鸡百花电影节。2015年凭借电影《烈日灼心》获上海国际电影节金爵奖最佳男演员奖及提名台湾电影金马奖最佳男主角奖;主持节目《奔跑吧兄弟》,第9期和第10期的收视率突破5%;同年导演第二部喜剧片《恶棍天使》,并主演周星驰电影《美人鱼》。