2011年，应邀出演张一白执导的《将爱情进行到底》，饰演北京女警。徐冬冬推出了自己的第一支单曲《爱你那么多》。同年徐冬冬进入日本的写真市场。徐冬冬写真集发行当日，就已冲到了销售排行榜第一名，也成为日本的的写真史上首个成功占据排行榜第一名的外国人。
2012年，参演电视剧《平凡的岁月》。同年参与拍摄其主演的电影《恋爱789》。
2013年，出演电影《致命闪玩》。6月，参与拍摄电视剧《华丽上班族》，并在剧中担任主演。由蒲巴甲自编自导的微电影《信之旅》在四川阿坝州开机，徐冬冬担任该剧微女郎。徐冬冬在无锡拍摄古装电视剧《欢天喜地俏冤家》。同年参演车径行导演的的电影《梦的密码》。
2014年2月，主演中国国内首部伞兵抗战大剧《第一伞兵队》在云南杀青，徐冬冬出演女一号孟雪。参与拍摄电影《上海王》；参与主演由邢博、李海洋执手导演的惊悚悬疑故事片《封门村》，出演角色陈亦飞女友。
2015年，《澳门风云3》将在香港举行开机发布会，人气女星徐冬冬确定出演该影片，并正在出席香港的开机发布会。在电影《国酒》中首次饰演女红军。主演全新冒险喜剧电影《A测试》。
2016年，网络剧《余罪》上线，徐冬冬在剧中饰演毒贩老大的秘书“沈嘉文”。
2017年9月30号，主演的电影《追龙》全国上映，在片中饰演拥有大爱大义的玫瑰（阿花）；同年12月，主演的电影《大嫂》上线，在片中饰演逆袭上位的江湖大嫂左兰。
