2010年黄轩出演《激浪青春》和《蓝色骨头》两部电影,分别饰演赵家丰和陈东,并客串《建党伟业》;同年主演《黎明前的暗战》和《你是我的幸福》两部电视剧。
2011年黄轩主演电视剧《铁血男儿》扮演孙越泽,这是黄轩首次饰演反派角色;2012年黄轩和霍思燕、杨洋等主演的《饮食男女2012》上映,黄轩饰演侯语凡;6月份客串赵又廷、杨颖等主演的的电影《第一次》;7月份主演的电影《青魇》上映,该片入围36届莫斯科电影节非竞赛单元。
2013年担任加拿大安大略旅游推广大使;同年黄轩主演电影《推拿》和电视剧《女人帮》等,其中《推拿》于2014年2月在柏林国际电影节首映,并获得柏林电影节最佳艺术贡献奖。