2011年，迪丽热巴主演个人首部电视剧《阿娜尔罕》，饰演女主角“阿娜尔罕”，该剧于2013年5月7日在央视一套黄金档播出，维吾尔语、哈萨克语版同步在新疆电视台播出，该剧在央视播出获得同时段城市网收视率居首位的成绩，并入围第30届电视剧飞天奖优秀电视剧奖提名。2014年7月，在古装仙侠剧《古剑奇谭》中精灵搞怪、萌萌可爱地亮相，饰演天墉城唯一的女弟子小师妹芙蕖 ；同月，都市网剧《微时代》播出，在剧中饰演娇纵的小公主吴安珀；9月，参演湖南卫视定制周播剧《美人制造》；10月，参演古装历史言情剧《风中奇缘》，剧中迪丽热巴再次展示擅长的民族舞蹈，饰演异域美女骊姬与剧中女主角莘月斗舞；12月12日，荣获中国时尚权力榜年度演艺圈新锐势力奖。2015年2月，主演校园魔幻网络剧《逆光之恋》，出演女主角富家女江离；7月22日，迪丽热巴参演都市爱情电视剧《克拉恋人》在浙江卫视、安徽卫视播出，迪丽热巴在剧中饰演外表看似高冷有范儿，而内心单纯善良，鬼马精灵的聚男小编高雯，凭借对“高雯”的成功塑造赢得了观众的更多关注，并凭借该角色获得2015年国剧盛典获得观众喜爱新人女演员奖；10月18日，确定主演爆笑喜剧电影《傲娇与偏见》，饰演女主角唐楠楠；12月，参演由杨幂、李易峰主演的电影《怦然星动》，在影片中她再次饰演一位耀眼的明星郝美丽；同月18日，主演电影《21克拉》。
2016年1月29日，确定出演言情小说改编同名电视剧《三生三世十里桃花》，饰演青丘帝姬凤九 ；2月8日，参演的古装励志剧《班淑传奇》播出，在剧中饰演楼兰公主；3月，参演商业现代剧《爱的阶梯》，饰演富家千金宋子涵 ；3月17日，确认参演浪漫爱情电视剧《漂亮的她》，饰演女主角饰演慧珍；6月20日，主演电视剧《六扇门》在聚男小编视频VIP上线播出，饰演女主角侠女苏溢青；6月26日携电影作品《傲娇与偏见》参加2016中英电影节，并获得2016中英电影节最佳新人奖；8月，热巴主演的都市电视剧《麻辣变形计》在湖南卫视金鹰独播剧场播出，在剧中饰演女主角帅气保镖关小迪。
在电视剧《阿娜尔罕》中迪丽热巴第一次拍戏就担任了女主角，压力很大。迪丽热巴为适应角色中不畏强权的“旧社会少女”特意下乡体验农村生活，拍摄中带伤跳舞坚持不用替身。“阿娜尔罕”被吊在树上毒打，是剧中最残酷、最感人的一场戏。这场戏，迪丽热巴的表现，是拍摄中让全剧组人员最感动的，播出后也感动了很多很多的观众。
