2011年4月19日,與古天樂合作主演的奇幻愛情片《倩女幽魂》上映人,劉亦菲在片中飾演了嫵媚動人的狐妖聶小倩,該片內地票房突破1.5億;11月29日,由李仁港執導的古裝戰爭片《鴻門宴傳奇》上映,劉亦菲在片中飾演了能歌善舞、美豔溫柔的絕代佳人虞姬,並演唱電影插曲《楚歌》;截止2011年底,劉亦菲連續七年躋身福布斯中國名人榜前列 。
2012年7月12日,由陳嘉上執導的古裝武俠動作片《四大名捕》上映,劉亦菲在片中飾演了心思縝密、內斂而堅韌的女版無情一角,該片內地票房突破兩億 [59-60] ;9月26日,其主演的古裝歷史片《銅雀臺》上映,並獻聲電影主題曲《等雪來》。劉亦菲則首次在片中挑戰一人分飾兩角,飾演了絕美神秘、為刺曹而生的殺手靈雎和絕色美女貂蟬,憑藉在該片中的表現她獲得了第5屆澳門國際電影節最佳女主角獎。