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2015年作为主演参与电影《新步步惊心》的拍摄，定档于2015年8月20日上映。2015年3月24日，参加《新步步惊心》北京发布会。同时参演的电影《咱们结婚吧》于4月02日上映。与高圆圆、姜武、李晨、郭碧婷、郑恺、刘涛联袂主演。
2013年3月14日，陈意涵与陈柏霖合作主演了由林世勇执导的《骇战》，片中陈意涵饰演了女主角李澄湘[31] 。之后陈意涵又参演了家庭情感偶像剧《亲情保卫战》，饰演女主角瑞真真[32] 。8月30日，陈意涵与言承旭、陈妍希合作主演了古装爱情电影《花漾》 12月3日陈意涵参演了电视剧《爱情无全顺》，陈意涵在剧中饰演校花梁小琪。
2010年10月陈意涵在与王艳、刘德凯、陈楚河联袂主演的由古龙小说改编的同名武侠剧《新流星蝴蝶剑》中饰演了女主角孙蝶。
2008年，陈意涵在由饶雪漫小说《离歌》改编的同名电视剧中饰演马卓 ，并担任《离歌》的书模。
2009年6月21日，陈意涵与周渝民、赵又廷、张钧甯共同主演了由蔡岳勋执导的动作偶像剧《痞子英雄》[18] ，剧中陈意涵饰演了女主角陈琳。 8月28日陈意涵又与彭于晏、陈妍希共同主演了由郑芬芬执导的励志电影《听说》。