Pada 2011, Khan beradu peran bersama dengan Arjun Rampal dan Kareena Kapoor dalam film pahlawan super fiksi ilmiah Anubhav Sinha "Ra.One", karya pertamanya dalam genre ini, atas permintaan anaknya. Film tersebut mengisahkan cerita seorang perancang permainan film yang berbasis di London yang menciptakan sebuah karakter jahat yang melarikan diri ke dunia nyata. Film tersebut dianggap sebagai produksi paling menghabiskan biaya di Bollywood; film tersebut diperkirakan menelan biaya sejumlah . Disamping sorotan negatif media terhadap penampilan box office dari film tersebut, "Ra.One" meraih kesuksesan finansial dengan keuntungan sejumlah . Film tersebut, dan penampilan peran ganda Khan, meraih ulasan campuranl meskipun kebanyakan kritikus memuji penampilannya sebagai pahlawan super robotik G, mereka mengkritik perannya sebagai perancang permainan video Shekhar. Perilisan kedua Khan pada tahun 2011 adalah film "Don 2", sebuah sekuel dari film "Don" (2006). Untuk menyiapkan perannya, Khan diberi pengkhususan dan kebanyakan penampilan dilakukan oleh para pemeran penggantinya sendiri. Penampilannya membuatnya meraih ulasan positif dari para kritikus; Nikhat Kazmi dari "The Times of India" berkata, "Shah Rukh masih dalam komando dan tak pernah kehilangan penjejakannya, baik melalui adegan dramatis maupun melalui potongan-potongan aksi". Menjafi produksi Bollywood berkeuntungan tertinggi di luar negeri pada tahun tersebut, film tersebut ditayangkan di Festival Film Internasional Berlin ke-62.