2010年，赵又廷主演了首部电影作品《艋舺》，并在该片中凭借杨守诚一角获得了第5届亚洲电影大奖最佳新演员奖。同年，他还主演了爱情电影《LOVE》，该片获得了1.25亿元的票房成绩。2013年，赵又廷出演了青春爱情片《致我们终将逝去的青春》中的陈孝正角色，这一角色使他获得了更多的关注。同年，他还主演了悬疑动作片《狄仁杰之神都龙王》，在片中饰演了主角狄仁杰。2014年，赵又廷凭借动作片《痞子英雄：黎明升起》获得了第16届华鼎奖最佳男主角的殊荣。2015年，他主演了3D冒险片《九层妖塔》。2017年，赵又廷因在古装玄幻剧《三生三世十里桃花》中饰演夜华一角而再次受到了广泛关注。