La Couleur des sentiments
Tout change en 2011 lorsqu'elle acquiert une large reconnaissance du public pour ses rôles dans une demi-douzaine de films comprenant "Take Shelter", "The Tree of Life" et "La Couleur des sentiments", où sa performance d'aspirante mondaine dans ce dernier film lui vaut d'être nommée pour le Golden Globe, le Screen Actors Guild Award, le BAFTA et l'Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle. En 2012, elle tient le rôle principal d'un agent de la CIA dans le thriller "Zero Dark Thirty", qui lui vaut le Golden Globe de la meilleure actrice dans un film dramatique, ainsi qu'une nomination à l'Oscar de la meilleure actrice. Chastain fait ses débuts à Broadway la même année dans une reprise de la pièce "The Heiress".