Gw mau tau 2011–2015 dari Han Hyo-joo. Jelasin dalam bahasa melayu

Pada tahun 2011, beliau melakonkan watak seorang pemasar dalam talian yang buta di dalam filem melodrama, Always yang juga dibintangi So Ji-sub. Filem arahan Song Il-gon ini dibuka di Festival Filem Antarabangsa Busan 2011. Han kemudiannya menyumbangkan suara untuk filem Jepun, My Back Page. Han kemudiannya melakonkan watak ratu kepada Gwanghae di dalam filem sejarah tahun 2012, Masquerade yang menjadi salah satu filem Korea Selatan dengan kutipan tertinggi sepanjang masa. Beliau kemudiannya membintangi filem Love 911 bersama Go Soo.

Han membintangi bersama-sama Sol Kyung-gu dan Jung Woo-sung di dalam filem aksi seram ngeri, Cold Eyes. Filem merupakan sebuah buatan semula filem Hong Kong tahun 2007, Eye in the Sky. Filem ini mendominasi box office selepas ia ditayangkan dan merupakan salah satu filem domestik dengan kutipan tertinggi pada tahun 2013. Beliau memenangi kategori Pelakon Wanita Terbaik di Anugerah Filem Blue Dragon dan Anugerah Filem Buil.

Pada tahun 2014, Han bersatu semula bersama bintang Love 911, Go Soo di dalam filem pendek, Myohyangsangwan yang menggambarkan pertemuan seorang pelukis Korea Selatan dan seorang pelayan restoran Korea Utara di dalam sebuah restoran Korea Utara. Filem ini merupakan sebuah kolaborasi bersama Moon Kyung-won dan Jeon Joon-ho. Beliau kemudiannya membintangi filem Jepun pertamanya, Miracle Devil Claus' Love and Magic.

Pada tahun 2015, Han membintangi filem muzikal biopik, C'est Si Bon yang menceritakan tentang kumpulan muzik Twin Folio yang aktif dari 1960-an hingga 80-an. Ia disusuli dengan filem romantik komedi, The Beauty Inside dimana karakter Han jatuh cinta dengan seorang lelaki yang berubah menjadi orang berbeza setiap hari. Han kemudiannya membintangi filem Love, Lies yang menggambarkan cerita terakhir gisaeng ketika pendudukan Jepun semasa era 1940-an.