W 2015 roku wystąpiła w musicalu biograficznym C’est Si Bon, która przedstawiała historię grupy muzycznej Twin Folio, aktywnej w latach 60. i 80. XX wieku. Grupa ta słynęła z występów na żywo, a nazwa C’est Si Bon pochodziła od popularnego klubu muzycznego w dzielnicy Mugyo-dong w Seulu z lat 70., gdzie zaczynała swoją karierę. W filmie zagrała muzę zespołu. Następnie pojawiła się w komedii romantycznej The Beauty Inside, gdzie jej postać zakochuje się w mężczyźnie, który każdego dnia zmienia się w inną osobę.
Później w tym samym roku ponownie spotkała się z Yoo Yeon-seokiem i Chunem Woo-hee, którzy byli jej partnerami w The Beauty Inside, aby wystąpić razem w filmie Love, Lies. Film ten opowiada o ostatniej historii gisaeng podczas japońskiej okupacji w latach 40. XX wieku.
Od 2016: Powrót telewizyjny i rozwój w Ameryce W 2016 roku powróciła na mały ekran w serialu fantasy stacji MBC W, u boku Lee Jong-suka. Reżyserią zajmował się Jung Dae-yoon, który wcześniej pracował przy serialu She Was Pretty, a scenariusz napisała Song Jae-jung, autorka Nine: Nine Time Travels i Queen In-hyun’s Man. Oczekiwania były wysokie, ponieważ był to powrót Hyo-joo na mały ekran po 6 latach. Za swoją rolę w W zdobyła nagrodę Top Excellence na 5.