Kariera filmowa po 2016 roku mały|lewo|255x255px|Zendaya na gali MTV Movie & TV Awards 2018 W marcu 2016 wygrała casting do drugoplanowej roli Michelle „MJ” Jones w filmie Spider-Man: Homecoming, chociaż w trakcie prób testowych nie miała żadnej wiedzy dotyczącej ewentualnej roli. W listopadzie 2016 została jedną z kobiet wyróżnionych tytułem Women of the Year magazynu „Glamour”. Film Spider-Man: Homecoming ukazał się w lipcu 2017 i odniósł sukces kasowy, a występ aktorki spotkał się pozytywnym odbiorem krytyków.
W grudniu tego samego roku wystąpiła jako akrobatka i artystka występująca na trapezie w musicalu biograficznym Król rozrywki, luźno opartym na historii cyrku Barnum’s American Museum P.T. Barnuma, zaśpiewała także w trzech z 12 piosenek ścieżki dźwiękowej filmu skomponowanych przez duet kompozytorski Benj Pasek i Justin Paul. Soundtrack odniósł globalny sukces i bił rekordy popularności m.in. w Wielkiej Brytanii oraz otrzymał m.in. w 2018 Nagrodę Grammy (nagroda nie zalicza się dla Zendai z racji reguły 51%).