2010年1月，袁菲在與苑瓊丹、戴嬌倩、何晟銘合作出演的古裝家庭喜劇《歡喜婆婆俏媳婦》飾演了俠女一窩蜂；同年7月，袁菲又與朱亞文、羅晉等演員共同出演了年代戰爭劇《遠去的飛鷹》，並在劇中飾演了清純靚麗的女大學生黎波；此外，袁菲還再次與郭德綱合作主演了古裝情景喜劇《郭縣令軼事》。

2011年，袁菲與姚剛、陳虹池、佟麗婭合作主演了家庭倫理劇《錯恨》，並在劇中飾演了追求愛情夢想的美麗女孩田蜜；與鄭國霖、李泰、衣珊共同出演了根據同名小說改編的古裝商戰劇《菊花醉》；之後，袁菲又在與張嘉譯、趙純陽、田小潔聯袂主演的紅色抗戰劇《雙槍李向陽之再戰松井》中飾演了眼裡不容一粒沙子的武工隊得力幹將阿巧；同年，袁菲還分別客串出演了年代懸疑劇《被遺棄的秘密》；都市家庭劇《寶貝戰爭》；此外，袁菲還與梁俊一搭檔主演了都市劇情電影《隨心所愛》，並在片中飾演了女主角美姬。

2012年1月，袁菲與黃覺、潘時七合作主演了諜戰智斗劇《大水井》，並在劇中飾演了陰險狡詐的日本女間諜明慧；隨後，袁菲又在與陳喬恩、明道、羅晉合作出演的古裝傳奇劇《王的女人》中飾演了溫婉典雅的亂世麗人云姜；同年，袁菲還與寧靜、王學兵、富大龍共同出演了古裝史詩劇《大秦帝國之縱橫》，並在劇中本色飾演了簡單隨性的楚女項萌；此外，袁菲還在與萬思維、王陽、張佳寧合作出演的都市情感劇《裸婚之後》中飾演了治癒系時尚女編輯妮娜。

2013年，袁菲與張曉晨、張翰、單薇合作出演了驚險槍戰劇《冷槍手》，並在劇中飾演了足智多謀的柔情女間諜蘇粲然；同年11月，袁菲還與李菁、包貝爾、董維嘉共同出演了都市情感輕喜劇《大根的夢想生活》。

2014年，袁菲與余少群、孫耀琦、惠英紅等藝人共同出演了長篇古裝傳奇劇《隋唐英雄5》，並在劇中飾演了驍勇善戰的郡主阮玉玲。