Des Weiteren griff Chastain die Bühnenrolle der Salome in Al Pacinos zwischen Dokumentarfilm und Fiktion angelegter "Wilde Salomé" auf und war als Polizistin in Ami Canaan Manns Thriller "Texas Killing Fields – Schreiendes Land" neben Sam Worthington und Jeffrey Dean Morgan zu sehen. Sowohl "Coriolanus", "The Help", "Take Shelter", "The Tree of Life" und "Texas Killing Fields" als auch "Eine offene Rechnung" brachten ihr 2011/2012 zahlreiche Filmpreise ein, darunter die Auszeichnungen als beste Nebendarstellerin der Kritikervereinigungen von New York, Los Angeles sowie der National Society of Film Critics. Für ihre Leistung in "The Help" erhielt Chastain eine Oscar- und Golden-Globe-Nominierung, während ihre Omnipräsenz im Kino mit der eines Steve Buscemi verglichen wurde, der in den 1990er-Jahren 40 Filmrollen bekleidet hatte. 2012 sprach sie die Jaguardame Gia in den Animationsfilm "", war als Objekt der Begierde von Tom Hardy in John Hillcoats Historienfilm "Lawless – Die Gesetzlosen" zu sehen und übernahm in Kathryn Bigelows Thriller "Zero Dark Thirty" die Hauptrolle einer jungen CIA-Analytikerin auf der Jagd nach Osama bin Laden. Für letztgenannten Part wurde sie erneut mit zahlreichen Filmpreisen ausgezeichnet, darunter der National Board of Review Award, der Golden Globe Award und eine weitere Oscar-Nominierung.