2011年,3月其主演的电影《出轨的女人》作为第三十五届香港国际电影节参展作品;8月25日其推出个人第五张音乐专辑《WOW》;9月陈伟霆在香港新都城中心出席颁奖礼,并获2011年“十大健康之星”。
2014年,1月其与谢霆锋,余文乐,胡军共同主演的灾难电影《救火英雄》上映,陈伟霆凭借饰演剧中的张文健一角获澳门国际电影节最佳男配角奖项;7月2日其主演的古装玄幻爱情剧《古剑奇谭》在湖南卫视钻石独播剧场开播,在剧中他饰演大师兄陵越一角。9月其主演的都市浪漫爱情电视连续剧《缘来幸福》在北京举行开机发布会。同年,陈伟霆还接拍由何澍培导演的民国题材剧《活色生香》,在剧中饰演安逸尘一角。11月25日凭借饰演的励志喜剧电影《男人不可以穷》中的男二号薛可勇一角斩获欧洲万像国际华语电影节最佳青年男演员奖,该电影随后于12月24日在内地上映。