Το 2007 υποδύθηκε και πάλι τη Μέρι Τζέιν Γουάτσον στο Spider-Man 3. Σε αντίθεση με τις άλλες δύο ταινίες της σειράς, η τρίτη ταινία δεν έλαβε τόσο θετικά σχόλια. Παρ' όλα αυτά, με συνολικές εισπράξεις 891 εκατομμύρια δολάρια παγκοσμίως, αποτελεί την πιο επιτυχημένη, εισπρακτικά, ταινία της σειράς. Η Ντανστ αρχικά είχε υπογράψει για τρεις ταινίες Spider-Man, αλλά αποκάλυψε ότι θα έκανε και τέταρτη ταινία αν οι Σαμ Ράιμι και Τόμπι Μαγκουάιρ επέστρεφαν. Τον Ιανουάριο του 2010, όμως, ανακοινώθηκε ότι το franchise του Spider-Man θα αρχίσει εκ νέου με καινούριο καστ και σκηνοθέτη. Το 2008 η Ντανστ πρωταγωνίστησε μαζί με τον Σάιμον Πεγκ στην ταινία Πως να Χάσεις τους Φίλους Σου. To 2010 εμφανίστηκε μαζί με τον Ράιαν Γκόσλινγκ στο δράμα Μοιραία Σχέση.