成名之後彭于晏開始大量接演影片，就類型而言，愛情片佔了很大比例。非常幸運的是，他進入電影界的第二年就被大導演徐克導演相中，演出了《女人不壞》，在片中飾演一位宅男。據悉，徐克正是因為《基因決定我愛你》、《六號出口》而決定邀請彭于晏，認為他的演技非常的自然。而與徐克這樣的大導演合作，讓彭于晏對電影更加產生的濃烈的興趣。《女人不壞》是一部愛情片，並非徐克當年最拿手的動作類型，但是他對於電影的全盤掌控，還是讓彭于晏大開眼界。
《女人不壞》之後，一部以殘障人士參加聽障奧運有關為主題的愛情片《聽說》，讓彭于晏再次證明了自己的票房號召力。在片中他與陳意涵飾演情侶。演慣愛情片的彭于晏本來對這類影片應該駕輕就熟，除了吻戲，有時候一些情感爆發戲也會讓彭于晏幾近失控，比如在青春片《近在咫尺》中，他飾演一名極度渴望贏得一場比賽勝利的拳擊手，好讓病重的爺爺高興。片中有場哭戲，需要真情實感的投入，沒想到彭于晏進入狀態之後完全無法自控，忘我的投入讓在場所有的工作人員都被深深的打動。
《翻滾吧！阿信》之前有很長一段時間，彭于晏其實心裡面一直有些徬徨，因為雖然演了很多戲，名氣也不小了，但始終沒有一部代表作，而且演出的電影類型都很單一化。《翻滾吧！阿信》給了彭于晏一次前所未有的挑戰自我的機會，因為在片中他飾演的是一名體操選手。林育賢本來對彭于晏的要求並不高，只要求他簡單訓練幾天，能夠完成幾個簡單動作就可以了，沒想到彭于晏在影片開拍前整整訓練了八個月，並且嚴格按照營養師食譜進食，不吃任何油膩和鹽，全靠清水煮菜充饑。但這只不過是第一步，最艱難的還是訓練過程，因為對於一名沒有任何體操基礎，這真的是一項不可能完成的任務。在整個訓練過程中，彭于晏無數次的從單槓上摔下，手被磨破起繭再被磨破。正是地獄般的訓練，讓彭于晏不僅練就了一副完美的體操運動員身材，也告別了陽光大男孩的形象，脫胎換骨的成為一名「大人」。彭于晏憑藉阿信這個角色，終於獲得了金馬獎最佳男主角的提名。
《翻滾吧！阿信》讓華語電影圈見識到台灣演員類型的豐富，彭于晏也因為這部電影真正開啟了強勁的表演之路。《激戰：勇者不敗》就是一部近年來最能代表他演出水準的電影。這是一部格鬥題材的電影，彭于晏在片中扮演熱血青年林思齊，張家輝扮演思齊的拳擊教練。
最早的時候，彭于晏演出這部電影沒有想過要和演出《翻滾吧！阿信》一樣，來一次脫胎換骨的身體訓練，但是在準備拍攝的過程中，他看到張家輝忘我投入的苦練而受到刺激，發現原本設想的賣萌過關的花招可能無法奏效。於是只能再度上演拼命三郎的訓練法。他每日和張家輝一起過著地獄般的苦練日子，吃的是人和動物都不要吃的，完全沒有烹調過的食物。除此之外，彭于晏還接受了非常嚴格的「綜合格鬥」及「巴西柔術」的訓練，整個訓練和瘦身的過程結束後，他的的身形鍛鍊到體脂肪只剩3%的狀態。當然身體永遠只是表演的一部分，一個工具，彭于晏其實情感戲的表演非常細膩。「其實兩人之間的關係有點複雜，思齊與父親的關係並不好，程輝沒有家庭，兩人在漸漸相處的過程中其實是一種建立親情的關係。但是這種關係要表現出來的話，不能夠太直接，完全是需要靠演員細微的動作和表情讓觀眾慢慢體會到。也是因為這一點，我才覺得彭于晏是一位不簡單的新演員，他應該可以演出更多不同類型的電影，而不是僅僅侷限於動作片。」這是影片導演林超賢的看法。《激戰》在中港台陸續上映，獲得了非常好的口碑，並登成為二○一三年港產票房冠軍，同時，彭于晏也入圍了金馬獎及香港電影金像獎最佳男配角。
二○一四年之後，彭于晏的演藝事業基本上屬於白熱化的爆發狀態，成為重量級華語片中能見度最高的台灣演員。他主演古裝功夫片《黃飛鴻之英雄有夢》成為繼李連杰、趙文卓之後新一代的黃飛鴻，並因此入圍第香港電影金像獎最佳男主角獎。二○一五年，他主演的青春熱血動作大片《破風》相繼在中、港、台以及東南亞各國上映，並代表香港角逐奧斯卡最佳外語片獎。同時，他還相繼與舒淇合作拍攝了愛情片《剩者為王》、與章子怡合作拍攝了電影《奔愛》、參與張藝謀執導的跨國合作魔幻電影《長城》、陳木勝執導的民初動作片《危城》。