第九届金鹰电视艺术节开幕，刘诗诗凭借《步步惊心》、《轩辕剑之天之痕》担任了该届金鹰电视艺术节的「金鹰女神」是继刘亦菲、李小璐、王珞丹之后，金鹰节历史上的第四位金鹰女神.2013年1月21日，新生代四小花旦结果于出炉：刘诗诗和杨颖、杨幂以及倪妮获选。
4月23日《福布斯》中文版推出「2013福布斯中国名人榜」，刘诗诗的排名较2012年有所上升，排名第57.同年6月21日，由刘诗诗首次主演的悬疑动作喜剧电影《不二神探》全国公映，刘诗诗饰演女主角刘金水。
该片取得了公映三天票房近亿元，最终票房近3亿元的成绩.2014年03月26日，刘诗诗参演由唐人电影、新丽传媒联合出品的古装传奇励志剧《女医明妃传》，刘诗诗与霍建华再次合作，饰演一代女医「谈允贤」。
5月4日《福布斯》中文版公布的「2014福布斯中国名人榜」中，刘诗诗继2013年之后继续保持上升，排名第25.同年8月7日，由刘诗诗等主演的《绣春刀》于中国内地上映。
首映当天取得了850万的首日票房.10月2日，由刘诗诗等主演的电影《深夜前的五分钟》于釜山国际电影节全球首映，并且于2014年10月23日在中国大陆全面上映，12月27日在日本首映。
2015年01月11日，由刘诗诗主演的公安反特电视剧《黎明决战》开机，刘诗诗与王千源再次合作，在剧中饰演女特工「宋红菱」。
2016年2月13日，由刘诗诗与霍建华主演的《女医·明妃传》在中国内地上映，剧情受到关注的同时，剧中大量医学名词、药方的使用，都受到网友们的关注.以收视率5。
118％居首位收官。
5月10日，由刘诗诗与郑恺主演的《那年青春我们正好》在浙江卫视与东方卫视同时播出，刘诗诗在剧中饰演温婉秀丽的校园女学霸刘婷，该剧于5月31日收官……王海对「老牛」吴奇隆吃到了刘诗
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