2014年,与胡歌、刘涛、王凯、黄维德共同参演古装权谋剧《琅琊榜》,饰演反一号秦般若。同年与张嘉译、刘涛主演年代大戏《花火花红》饰演田明媚。同年与陈浩民、樊少皇共同参演《皇甫谧传奇》饰演女一号香菱。
2015年与胡歌、靳东共同参演谍战大剧《伪装者》饰演反一号汪曼春。11月27日主演的电影《发条城市》在平潭取景。12月18日出演湖南卫视真人秀节目《全员加速中》剧情人物。
2016年1月1日王鸥凭借电视剧《琅琊榜》里的精彩表现获得安徽卫视国剧盛典“最受欢迎女配角”提名。参演王学圻首次执导的电影《温柔的子弹》。出演古代传奇喜剧《欢喜密探》。主演的喜剧电影《发条城市》定档7月8日上映。同年,与蒲巴甲、夏铭浩联合出演近代革命剧《热血之共赴国难》饰演江美兰。3月参加湖南卫视芒果TV综艺节目《明星大侦探》,与何炅、撒贝宁、吴映洁组成固定嘉宾。6月,与刘恺威、张萌搭档主演都市生活剧《周末父母》,饰演“萌妈”赵佳妮。
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