2010年，赵又廷接拍钮承泽导演的台湾电影《艋胛》，获第5届亚洲电影大奖最佳新演员奖。
2012年2月13日，主演《LOVE》赵又廷饰演的马克，成为2012年中国电影北美票房冠军。2012年6月至7月，主演的三部影片《第一次》《痞子英雄之全面开战》《搜索》接连上映。
2013年4月26日起，由赵薇执导，赵又廷、韩庚等主演的电影《致我们终将逝去的青春》在影片中出演男主角陈孝正。首映日票房达到4650万元，上映第三天，影片以5200万元的成绩，打破单日华语片票房纪录。
2014年10月，由赵又廷、林更新、黄渤等主演的灾难动作片《痞子英雄：黎明升起》定于10月1日上档。
2015年5月，参演吕克·贝松执导的电影《勇士之门》；9月30号，主演陆川导演的3D冒险片《九层妖塔》在中国内地上映。主演电影《南极绝恋》。
2016年1月29日，赵又廷宣布出演电视剧《三生三世十里桃花》出演夜华一角，是他首次出演的内地电视剧作品。4月加盟华语版《深夜食堂》。同年拍摄《勇士之门》将于11月18日全国上映。
媒体评价：被赵又廷骨子里的傲气所吸引，”第一次见他，还没有跟他说过话，看他拍了一个镜头后，我就对自己说：‘这就是我心目中的陈孝正。（导演赵薇）
近期赵又廷演过的电影电视剧
2017 在《三生三世十里桃花》中 饰演夜华 （导演：林玉芬）
2016 在《深夜食堂》中 饰演马克 （导演：蔡岳勋）
2009-04-11 在《痞子英雄》中 饰演吴英雄 （导演：蔡岳勋）
2017 在《南极绝恋》中 饰演吴富春 （导演：吴有音）
2016 在《勇士之门》中 饰演未知 （导演：吕克·贝松）
2015 在《九层妖塔》中 饰演胡八一 （导演：陆川）
2014 在《痞子英雄之黎明升起》中 饰演吴英雄 （导演：蔡岳勋）
2013-09-28 在《狄仁杰之神都龙王》中 饰演狄仁杰 （导演：徐克）