2012年，马思纯先在与范植伟搭档主演的情感电影《岁月无声》中饰演了女主角杨朵朵 ，马思纯也凭借此片获得了中国电影表演艺术学会金凤凰最佳新人奖;随后，马思纯又与扎西顿珠搭档主演了系列时尚微电影《刷新3+7》之《小城故事多》。2013年，马思纯先与丹尼斯·吴搭档主演了治愈系爱情剧《未婚妻》，并在剧中饰演了单纯善良的女主角蓝小依;之后，马思纯又与黄轩、蒋雯丽、林栋甫共同出演了根据小说《爱比死更冷》改编的爱情电影《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》，并在剧中饰演了善良纯真的80后气质女孩儿马晓灿;随后;马思纯又在与范冰冰。张丰毅、李治廷等众多艺人共同出演的古装人物传奇剧《武则天》中饰演了命运悲惨的魏国夫人贺兰敏月;同年，马思纯又与何润东、张钧甯联袂出演了根据日本作家原田舞叶同名小说改编的情感电片《只要一分钟》;与陈都灵、欧豪、杨洋合作主演了苏有朋的大银幕导演处女作《左耳》;此外，马思纯还与孙俪、刘涛、马苏等艺人共同出演了战国宫廷剧《芈月传》。
1995年，七岁的马思纯便参演了个人的首部电影《三个人的冬天》。2000年，马思纯又参演了个人的首部电视剧《大宅门》。2007年，马思纯拍摄了饶雪漫的《甜酸》。2008年，马思纯主演了爱情剧《恋人》。2011年，马思纯出演了都市剧《摩登新人类》。2012年，马思纯凭借电影《岁月无声》获得中国电影表演艺术学会最佳新人奖 。2013年，马思纯与丹尼斯·吴搭档主演了爱情剧《未婚妻》 。2014年，马思纯主演了苏有朋的导演处女作《左耳》。