2011年，第14屆上海國際電影節亞洲新人獎評審，2012年，以電影《女朋友。男朋友》獲第49屆金馬獎最佳女主角、第55屆亞太電影節最佳女主角獎，以及第7屆亞洲電影大獎最佳女主角提名。該年，榮獲第49屆金馬獎最佳女主角獎及第55屆亞太電影節最佳女主角。]2013年，以電影《聖誕玫瑰》獲第50屆金馬獎最佳女主角獎提名。該年，第15屆台北電影節評審[5]2014年，桂綸鎂再以《白日焰火》入圍第51屆金馬獎最佳女主角。連續三年入圍金馬獎最佳女主角，平楊惠姍紀錄。[與戴立忍為多年男女朋友關係。2015年，第52屆金馬獎評審。
在2011年日本東北地方太平洋近海地震引發的東日本大震災並導致福島第一核電站事故後，桂綸鎂與戴立忍、柯一正、小野等多名導演與藝文界人士共同參與反核四運動。2016年1月23日的「無家者人權尾牙音樂會」中，桂綸鎂低調參加並協助清潔工作。
在娛樂圈，有一個女孩的出現，總是面容清爽，帶著淡淡的微笑。很多人認為她是小清新女神，也有人把她冠為「文藝女教主」，她就是桂綸鎂。
桂綸鎂1983年12月25日出生於台灣省，從小便開始學習芭蕾舞表演，在讀高二時她成為學校熱舞社的成員。
在2007年的時候，桂綸鎂主演了由周杰倫自導自演的電影《不能說的秘密》，在片中飾演清新脫俗的神秘少女路小雨。
憑藉此片，桂綸鎂人氣大漲，並在內地走紅，為更多觀眾所熟知，從此桂綸鎂開始頻繁與內地藝人合作。
2002年，還在讀高中的桂綸鎂便出演了首部大銀幕作品，在與陳柏霖搭檔主演的青春愛情片《藍色大門》中桂綸鎂飾演了女主角孟克柔。
2008年，桂綸鎂與周迅、張雨綺主演了愛情喜劇《女人不壞》，片中桂綸鎂飾演了搖滾女孩鐵菱。
2010年，桂綸鎂又與謝霆鋒、張家輝、陸毅共同主演了動作警匪片《線人》，在片中與陸毅搭檔飾演一對黑幫夫妻。
2011年，桂綸鎂與李連杰、陳坤等人主演了徐克導演電影《龍門飛甲》，在片中，她飾演了妖嬈的布嚕嘟。
現在的她的事業可以說是順風順水，這都多虧了周杰倫，而且她也一直都非常的感謝周杰倫，希望她能儘快找到自己的另一半，別光拼事業了。