2000年拍摄的《情深深雨濛濛》是赵薇和琼瑶又一次合作,剧集改编自琼瑶在1963年出版的畅销小说《烟雨濛濛》。该剧2001年播出时在亚洲效果不错,并在中国大陆再次成为年度收视冠军。之后赵薇投身大银幕,四年未再涉足电视领域。
2002至2007年期间,赵薇成功主演《玉观音》、《绿茶》、《情人结》、《姨妈的后现代生活》、《夜·上海》五部优秀文艺片,在海内外均获得了很好的评价,入围了一系列国际A类电影节的主竞赛单元的评比。
2005年赵薇凭《情人结》获得上海国际电影节、中国电影华表奖和长春电影节三座影后桂冠,赵薇出色的演技得到了评论界与大众的肯定。
2005年赵薇回归电视荧屏,与中国中央电视台合作的《京华烟云》不仅成为赵薇继《还珠格格》、《还珠格格2》、《情深深雨濛濛》之后第四部中国年度电视剧收视率冠军,而且打破了中央电视台收视率记录 并凭借该剧获得第26届中国电视剧飞天奖优秀女演员提名及第2届电视剧风云榜最受欢迎内地女演员奖
2007年赵薇以优异地成绩考入了北京电影学院导演系的艺术硕士MFA,进行了基础和专业课的学习。她的导师是知名导演田壮壮 ;5月赵薇参演《赤壁》,成功主演了女主角郡主孙尚香。同年底,赵薇又成功主演了知名导演兼香港电影金像奖主席陈嘉上执导的古装爱情片《画皮》女主角义胆忠妻佩容 。