以角色“玉墨”主演的《金陵十三钗》以6.086亿取得2011年中国电影票房冠军的成绩,并且入围第69届美国金球奖最佳外语片。同时《金陵十三钗》也入围了第62届柏林国际电影节主竞赛单元,但不参加评比,只进行展映,倪妮在2012年2月13日随导演张艺谋一起出席了柏林国际电影节
2012年2月20日凭借《金陵十三钗》而走红的倪妮屡登杂志封面,成为各大时尚杂志的封面女郎。3月20日凭《金陵十三钗》获得第六届亚洲电影大奖最佳新演员奖。4月由章家瑞、竹卿执导,刘恒编剧的电影《杀戒》开拍,倪妮与刘烨共同主演。
5月30日凭《金陵十三钗》获第十二届华语电影传媒大奖最受瞩目女演员奖。 6月17日凭借《金陵十三钗》获第21届上海影评人奖最佳女演员奖。7月17日,倪妮登上《时尚芭莎》八月刊封面。
7月26日参演爱情电影《我想和你好好的》,倪妮与冯绍峰首次搭档演出。10月11日参加中国上海的”精彩OK名人香水展“,成为大陆首位拥有个人香水的演员。11月9日凭借电影《金陵十三钗》获华语青年影像论坛“年度新锐影人”。12月21日出席中国上海《红秀GRAZIA》100期派对,获年度潮流新势力大奖。
2013年1月倪妮与杨幂、杨颖、刘诗诗一同入选“新四小花旦”之一。2月20日担任2013-2014秋冬系列Peuterey品牌友人。2月23日,倪妮携手PIAGET珠宝出席了第28届美国电影独立精神奖颁奖礼。
3月,所参演的由滕华涛执导的电影《等风来》开拍,倪妮与井柏然主演,饰演女主角程羽蒙。5月10日,出席中国上海的TOD’S限量珍藏图片展。6月11-13日,在中国北京拍摄微电影《爱在线2》。
6月所主演的由竹卿导演的电影《杀戒》开播,饰演“钢琴女神”。 11月担任SK-II大中华区(2014年下半年升级为亚洲区代言人2015年已晋升为全球代言人)代言人及SK-II品牌大使。
2014年1月20日,由倪妮主演的主题微电影《爱·在线》斩获2013金瞳奖微电影类最佳形象代言银奖、最佳传播效果金奖、最佳剧情银奖、最佳视觉效果银奖四项大奖。
该微电影由倪妮代言的联想平板电脑携手电影《我想和你好好的》主创团队拍摄,倪妮作为该品牌产品的首位形象代言人,被封为“2013金瞳奖最佳形象代言”。
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