2013年6月21日，由刘诗诗等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，也是整个故事即“微笑死亡事件”的核心主线人物。该片与好莱坞巨片—《超人：钢铁之躯》同期上映，但仍然取得了公映三天票房近亿元，最终票房近3亿元的成绩。该片也是刘诗诗首次担任大制作商业电影的女一号，在其大银幕作品中有着极其重要的意义。
2014年03月26日，刘诗诗参演由唐人电影、新丽传媒携手打造的精品古装传奇励志剧《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”。
在2014年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势头，排名第25。
2014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，《绣春刀》以18%的排片，成为当天全国排片第二的影片，还取得了850万的首日票房。
由刘诗诗等主演的电影《深夜前的五分钟》于2014年10月2日釜山国际电影节全球首映，将于2014年10月23日中国大陆全面上映，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大戏《黎明决战》日前开机，刘诗诗与王千源再次合作，在剧中饰演女特工“宋红菱”。
个人生活编辑
2013年11月13日凌晨，吴奇隆在微博上首先发布微博承认与刘诗诗的恋情，随后，刘诗诗也在微博上做出了回应，承认了恋情
2015年1月20日，刘诗诗与吴奇隆登记结婚 。
