2010年2月5日，赵又廷在钮承泽执导的青春动作片《艋舺》中饰演性格孤僻自卑的周以文 ，并凭借该片获得第5届亚洲电影大奖最佳新演员奖 。该片上映后票房突破2亿，取得了台湾本土电影年度票房第一的票房成绩 。
2012年2月13日，赵又廷主演的爱情片《LOVE》上映，在片中饰演冷静理智的马克，该片取得1.25亿元的票房成绩 ；6月8日，爱情片《第一次》上映，在片中饰演摇滚歌手宫宁，并演唱电影插曲《哭得像小孩》；6月19日，主演的动作片《痞子英雄之全面开战》上映，赵又廷在片中饰演嫉恶如仇的吴英雄 ；7月6日，由陈凯歌执导的剧情片《搜索》上映，赵又廷在片中饰演失业且负债累累的打工仔杨守诚，并凭借该角色获得第15届中国电影华表奖优秀境外华裔男演员奖 。2013年4月26日，由赵薇执导的青春爱情片《致我们终将逝去的青春》上映，赵又廷在片中饰演出身贫寒、外表冷酷的陈孝正。该片上映后首映日票房达到4650万，上映三天以5200万元的成绩打破单日华语片票房纪录。而赵又廷个人则凭借该片提名第8届亚洲电影大奖最佳男配角 ；9月28日，赵又廷与冯绍峰、林更新合作主演的动作片《狄仁杰之神都龙王》上映，片中饰演男主角狄仁杰 。
2014年10月1日，赵又廷与林更新、黄渤合作主演的灾难动作片《痞子英雄：黎明升起》上映，他在片中饰演身手了得、但个性善良易冲动的警察吴英雄，并凭借该角色获得第16届华鼎奖最佳男主角奖 。2015年9月30日，与姚晨合作主演的奇幻冒险片《九层妖塔》上映，赵又廷在片中饰演摸金校尉胡八一 ；11月18日，搭档倪妮主演的奇幻动作片《勇士之门》上映，赵又廷在片中饰演一个身怀绝技的忠诚武士 。
2017年1月30日，根据同名小说改编的古装玄幻剧《三生三世十里桃花》首播，这是赵又廷首部内地电视剧作品，他在剧中一人分饰两角，饰演了九重天太子夜华和上古战神墨渊 ，凭借该剧中的表现赵又廷获得了中国电视剧品质盛典“年度突出表演剧星” ；6月12日，赵又廷在播出的都市情感剧《深夜食堂》中客串出演了一名听障人士马克 。2018年2月2日，与杨子珊合作主演的爱情片《南极之恋》上映，该片改编自导演吴有音的同名小说，赵又廷在片中饰演婚庆公司的老板吴富春 ；5月4日，赵又廷的蜡像揭幕仪式在上海杜莎夫人蜡像馆举行 ；7月27日，由徐克执导的古装动作片《狄仁杰之四大天王》上映，赵又廷在片中饰演狄仁杰 ；同年，确定出演都市职场剧《平凡的荣耀》，并在剧中饰演投资公司的经理吴恪之 。
2019年，赵又廷与娄烨合作，巩俐搭档主演的电影《兰心大剧院》 ，他在片中饰演话剧导演谭呐 ；同年，搭档邓伦、春夏出演由郭敬明执导的电影《晴雅集》，并在片中饰演晴明 。
2020年8月19日，参演的现实主义职场剧《理想之城》开机，同时片方曝光了一版“进阶之梯”概念海报。
家庭
赵又廷的父亲赵树海也是一名演员。感情
2011年10月，赵又廷与女演员高圆圆因合作电影《搜索》结缘。2012年4月17日，赵又廷在新闻发布会上承认了与高圆圆的恋情。
2014年6月5日，赵又廷与高圆圆在北京市民政局领证登记结婚 ；11月28日，两人在台北举行婚宴 。
2019年5月21日，赵又廷与高圆圆的第一个女儿出生 。
2010年4月6日，赵又廷获邀拍摄三十秒公益广告MV 。
2015年12月1日，赵又廷发起了一项“光合作用”大字照公益接力 。
2016年9月12日，赵又廷出席“光合作用”公益行 。
2017年，赵又廷拍摄央视423公益广告《在阅读中 发现世界》。
赵又廷沉稳持重，他面庞帅气、轮廓硬朗、线条分明，更加衬托赵又廷而立之年的坚毅果敢和责任担当（凤凰网评） 。赵又廷眼眸深邃、目光穿透，展现成熟男人难以抗拒的吸引力（新华网评） 。
赵又廷是一位很有个性的演员，他很腼腆但又有爆发力，认真谦虚的态度和流利的英文也让合作变得更加顺利（吕克·贝松评） 。赵又廷十分敬业，他的表演很有天赋和灵气，人还长得那么帅，而他工作的时候特别努力拼命，十分难得（黄渤评） 。