2010年1月，袁菲在与苑琼丹、戴娇倩、何晟铭合作出演的古装家庭喜剧《欢喜婆婆俏媳妇》饰演了侠女一窝蜂；同年7月，袁菲又与朱亚文、罗晋等演员共同出演了年代战争剧《远去的飞鹰》，并在剧中饰演了清纯靓丽的女大学生黎波；此外，袁菲还再次与郭德纲合作主演了古装情景喜剧《郭县令轶事》。
2011年，袁菲与姚刚、陈虹池、佟丽娅合作主演了家庭伦理剧《错恨》，并在剧中饰演了追求爱情梦想的美丽女孩田蜜；与郑国霖、李泰、衣珊共同出演了根据同名小说改编的古装商战剧《菊花醉》；之后，袁菲又在与张嘉译、赵纯阳、田小洁联袂主演的红色抗战剧《双枪李向阳之再战松井》中饰演了眼里不容一粒沙子的武工队得力干将阿巧；同年，袁菲还分别客串出演了年代悬疑剧《被遗弃的秘密》；都市家庭剧《宝贝战争》；此外，袁菲还与梁俊一搭档主演了都市剧情电影《随心所爱》，并在片中饰演了女主角美姬。
2012年1月，袁菲与黄觉、潘时七合作主演了谍战智斗剧《大水井》，并在剧中饰演了阴险狡诈的日本女间谍明慧；随后，袁菲又在与陈乔恩、明道、罗晋合作出演的古装传奇剧《王的女人》中饰演了温婉典雅的乱世丽人云姜；同年，袁菲还与宁静、王学兵、富大龙共同出演了古装史诗剧《大秦帝国之纵横》，并在剧中本色饰演了简单随性的楚女项萌；此外，袁菲还在与万思维、王阳、张佳宁合作出演的都市情感剧《裸婚之后》中饰演了治愈系时尚女编辑妮娜。
2013年，袁菲与张晓晨、张翰、单薇合作出演了惊险枪战剧《冷枪手》，并在剧中饰演了足智多谋的柔情女间谍苏粲然；同年11月，袁菲还与李菁、包贝尔、董维嘉共同出演了都市情感轻喜剧《大根的梦想生活》。
2014年，袁菲与余少群、孙耀琦、惠英红等艺人共同出演了长篇古装传奇剧《隋唐英雄5》，并在剧中饰演了骁勇善战的郡主阮玉玲。
