2011–2015: Role filmowe mały|Han Hyo-joo na 34. ceremonii rozdania nagród Blue Dragon Film Awards w listopadzie 2013 W 2011 roku zagrała rolę niewidomej telemarketerki u boku byłego boksera So Ji-sub, w melodramacie Always. Film ten, którego reżyserem był Song Il-gon, miał swoją premierę jako film otwierający Międzynarodowy Festiwal Filmowy w Busan w 2011 roku. Później użyczyła swojego głosu jako narratorka w japońskim filmie My Back Page, który zawierał opisy dźwiękowe i napisy dla osób z niepełnosprawnościami słuchowymi lub wzrokowymi.
Następnie zagrała rolę królowej u boku Lee Byung-huna, który zagrał Gwanghae, w filmie Masquerade z 2012 roku, który stał się jednym z najbardziej dochodowych koreańskich filmów wszech czasów. Po tym pojawiła się w filmie Love 911.
W 2013 roku wystąpiła u boku Sol Kyung-gu i Jung Woo-sunga w thrillerze akcji Cold Eyes, będącym remake’em hongkońskiego filmu Eye in the Sky z 2007 roku. Film ten dominował na listach przebojów po premierze i stał się jednym z największych koreańskich hitów kinowych w 2013 roku.