2013年春季,西内玛利亚参与的综艺节目《Picaru的定理》由星期三10点档(水10时段)移至星期三8点黄金时段(水8时段)播出。她则在该节目中出演了一个名为“西内玛利奥”(西内まりお)的男装角色,并因此赢得了更多观众的喜爱;同年,西内玛利亚还与山本裕典、特林德尔·玲奈、井出卓也l联袂主演了校园魔幻青春剧《山田君与7人魔女》,并在剧中饰演了面无表情且少言寡语却拥有灵魂互换能力的女主角白石丽,她也因此赢得了更多的人气和关注度。2014年,西内玛利亚与香取慎吾、中山优马、安藤玉惠合作主演了探案推理剧《SMOKING GUN~决定的证据~》,并在剧中饰演了第一女主角石卷樱子;同年,西内玛利亚还与玉森裕太搭档主演了根据有川浩同名小说改编的青春纯爱电影《雨树之国》,并在片中饰演了天性失聪的美丽少女瞳,同时,她也为个人的首个大银幕角色剪成了短发造型。2015年,西内玛利亚与众多艺人共同出演了NHK电视台的春季时代剧《倾奇者庆次》;同年,西内玛利亚还与三浦翔平、高桥克典合作主演了TBS电视台的都市单元喜剧《酒店门房》,并在剧中饰演了拥有一头靓丽黑发的高级酒店新人门房天野塔子。