Gw mau tau 2013–sekarang: Kebangkitan karier dari Song Hye-kyo

Song Hye-kyo bertemu kembali dengan penulis dan sutradara Worlds Within dalam That Winter, the Wind Blows, suatu film buatan ulang 2013 dari drama Jepang tahun 2002 Ai Nante Irane Yo, Natsu ("I Don't Need Love, Summer"). Dia bermain sebagai seorang pewaris buta dalam melodrama, berlawanan dengan orang yang berpura-pura menjadi saudaranya yang telah lama hilang (diperankan oleh Jo In-sung). That Winter, the Wind Blows berada pada nomor satu di timeslotnya selama jam tayangnya, dan Song serta Jo dipuji atas penampilan mereka. Song memenangkan Daesang (or "Grand Prize"), penghargaan tertinggi dalam televisi, pada APAN Star Awards ke-2.

Pada tahun 2014, Song Hye-kyo bertemu kembali dengan Kang Dong-won dalam My Brilliant Life, film adaptasi E J-yong dari novel laris Kim Aeran My Palpitating Life tentang pasangan yang menyaksikan putra mereka menderita progeria tumbuh terlalu tua.

Epik romantis The Crossing merupakan film Tiongkok kedua Songyang dirilis dan disutradarai oleh John Woo (teman lama Woo dan produser Terence Chang telah mengelola kegiatan luar negeri Song sejak tahun 2008). Sebelumnya diberi judul 1949 dan Love and Let Love, proyek lama tersebut awalnya telah diumumkan pada Festival Film Cannes pada tahun 2008, kemudian dibatalkan tahun 2009, dan dimunculkan kembali tahun 2011. Pemulihan Woo dari pengangkatan tumor tonsil pada tahun 2012 menyebabkan penundaan lain karena konflik penjadwalan di antara para pemeran, dan Song akhirnya mulai syuting pada Juni 2013. The Crossing didasarkan pada kisah nyata tabrakan kapal uap Taiping dan mengikuti enam karakter dan kisah cinta terjalin mereka di Taiwan dan Shanghai selama 1930-an; Song memainkan putri seorang bankir kaya.

Film Tiongkok lainnya yang diikuti pada tahun 2015, The Queens, sebuah komedi romantis kontemporer tentang tiga wanita kosmopolitan – seorang aktris, seorang spesialis PR dan manajer galeri – yang memanipulasi teman dan meletakkan musuh mereka saat mereka bermain permainan cinta. Juga dibintangi Joe Chen dan Vivian Wu, film ini merupakan debut sutradara Annie Yi.

Pada 2016, Song membintangi serial komedi romantis mega-hit Descendants of the Sun, sebuah drama intens tentang seorang kapten tentara (diperankan oleh Song Joong-ki) dan seorang ahli bedah yang jatuh cinta saat bekerja di tengah-tengah daerah yang dilanda bencana. Drama ini sangat populer di Korea dengan puncak rating pemirsa 41.6% dan di Asia, di mana drama ini dilihat 2.5 miliar kali di iQiyi. Popularitas drama tersebut membangun kembali Song sebagai pemimpin Hallyu, dan dia menduduki puncak jajak pendapat di Asia serta dikenal berkat pengakuan namanya yang luar biasa di Korea Selatan. Song Hye-kyo memenangkan Daesang (Grand Prize), penghargaan tertinggi pada KBS Drama Awards 2016 bersama rekan mainnya, Song Joong-ki.