2010年參演由柳雲龍執導的諜戰題材電影《東風雨》飾演失野慎一，改走儒雅風格；後加入由劉偉強執導，甄子丹、黃秋生、舒淇、黃渤等演員主演的動作電影《精武風雲》飾演甄子丹的勁敵、日軍暗殺團首領“力石猛”。

2012年木幡龍在華誼兄弟公司和重慶電影集團聯合出品，由馮小剛執導，張國立、陳道明主演的年度大片《一九四二》中飾演日軍聯隊長；7月參演由北京光線影業有限公司出品的武俠電影《四大名捕》，劇中飾演六扇門捕頭岑沖；同年9月加入以1894年清末中日甲午海戰為背景的電視劇《鐵甲艦上的男人們》，在劇中飾演前川次郎。

2013年參演由傅華陽執導，鄒兆龍、余男、釋延能等人主演的影片《鐵血嬌娃》劇中飾演職業拳擊手、國際僱傭軍首領黑龍；後又在內地青年導演管虎執導，劉燁、張涵予、黃渤主演的動作喜劇片《廚子戲子痞子》中扮演日本指揮官。 

2014年8月先是主演由郭靖宇和柏杉執導的戰爭片《勇敢的心》中飾演赤本；後在吳毅擔任總製片人，簡川訸執導的諜戰懸疑劇《王大花的革命生涯》中飾演青木正二；10月參演年度大戲《紅高粱》劇中飾演狡猾多變的日本指揮官冢本浩二。11月木幡龍加入由新星集團出品的大連原創電影《半島行動》團隊，變身搞怪俠客上演一出笑料百出的追愛行動。

2015年年初參演張東東執導，郝岩編劇，劉恩佑、呂一、何明翰、寇振海主演的大型動作傳奇電視劇《大道天行》，劇中木幡龍飾演目光冷峻凌厲，顯得英武不凡的秋山和夫。