Jessica Chastain di layar dan panggung

Selain itu pada 2012, Chastain membuat debut Broadway dengan "The Heiress", dimana ia berperan sebagai seorang gadis muda yang berubah menjadi seorang wanita berpengaruh. Pada 2013, ia membintangi film horor "Mama", dan memerankan seorang wanita yang telah menikah dan tidak bahagia dalam "The Disappearance of Eleanor Rigby" karya Ned Benson, sebuah drama yang diceritakan dalam tiga bagian"Him", "Her", dan "Them". Kesuksesan komersial aksi hidup terbesar Chastain datang pada dua tahun berikutnya dengan film fiksi ilmiah "Interstellar" (2014) dan "The Martian" (2015), yang keduanya meraih keuntungan lebih dari $600 juta di seluruh dunia. Dalam film "Interstellar", yang disutradarai oleh Christopher Nolan, ia berperan sebagai seorang ilmuwan, dan dalam film "The Martian", yang disutradarai oleh Ridley Scott, ia berperan sebagai astronot bersama dengan Matt Damon.