I 2012 fikk han sitt store gjennombrudd i blockbusteren , regissert av Gary Ross. Her spiller han den lojale og sympatiske bakersønnen Peeta Mellark, som må delta i sammen med hovedpersonen Katniss Everdeen (Jennifer Lawrence). Andre skuespillere som medvirker er Woody Harrelson, Elizabeth Banks, Donald Sutherland, Liam Hemsworth og Stanley Tucci. Filmen spilte inn 211 millioner dollar i åpningshelgen, noe som gjør den til den tredje mest innbringende noensinne i en åpningshelg. Samme år gjentok han rollen som Sean Anderson i , som har premiere på norske kinoer 15. juni 2012. I denne filmen var ikke Brendan Fraser med, men Dwayne Johnson, Michael Caine og Vanessa Hudgens spiller alle viktige roller.