2001年，获得第1届天朝电视艺术“双十佳”十佳演员奖[37]；同年，推出第3张个人音乐专辑《最后一次分手》[38]；4月27日，原声带《情深深雨濛濛音乐全纪录》发行，收录了赵微演唱的《离别的车站》、《好想好想》等在内的13首歌曲[38]；7月5日，与周星驰、吴孟达联袂主演的喜剧电影《少林足球》上映，在片中饰演以太极功夫制造馒头的阿梅，这是她首次在影视作品中尝试光头扮相[39]。
2002年2月，与梁朝伟、王菲、张震合作主演的喜剧电影《天下无双》上映，在片中饰演男主角李一龙的妹妹李一凤（李凤姐）[40]，而她则凭借该片入围了第39届台湾电影金马奖最佳女配角奖[41]、第47届亚太影展最佳女配角奖[42]；8月22日，与舒淇、莫文蔚合作主演的动作电影《夕阳天使》首映，在片中饰演与姐姐陈爱琳一同成为职业杀手的陈爱n[43]。
2003年7月，与郑伊健搭档主演的爱情喜剧电影《炮制女朋友》上映，在片中担纲女主角，饰演富商张天失散多年的女儿张宁[44]；8月18日，与姜文领衔主演的都市爱情电影《绿茶》上映，在片中一人分饰二角，分别饰演了呆板老套又严肃的研究生吴芳、漂亮多情又浪漫的朗朗[45]，而她则凭借该片获得了第4届华语电影传媒大奖内地最受欢迎女演员金奖[46]、入围鹿特丹国际电影节最佳女演员奖[47]；9月23日，与姜文、中井贵一、王学圻联合主演
赵薇(7/15)