2006年，车永莉与仲星火一起拍摄电影《飞刀》，扮演角色荷花。同年与曾志伟合作的电影《徽州红伶》。出演电影《浅蓝深蓝》，片中与那英、姜昆等联袂演出，片中出演人物——大王妈妈。

2007年在央视大戏《家事如天》，车永莉扮演第三者杨晖。新版《梁山伯与祝英台》，出演年轻师母。同年在《光头美女》里塑造一个认真执着、勇敢面对困难的白领然然。同年出演电影《盘尼西林1944》。

2008年，父亲离世，支撑整个家庭的大树轰然倒塌；和高曙光一起主演长篇谍战剧《大营救》饰演女主角文思雨；参演长篇电视剧《闯关东中篇》饰演妓女翠玉嫂，身为川妹子成功将自己打造成东北范儿；凭借电影《盘尼西林1944》被俄罗斯战争题材国际电影节封后，成为了继电影演员于蓝1961年获得该电影节最佳女演员奖后，近60年来第二位在该国际电影节上再次获奖的中国影后。

2009年，参演儿童电影《守护童年》。和苏有朋主演电影《寻找刘三姐》片中饰演敢爱敢恨，直爽仗义的阿梅。参演建党90周年献礼大片《建党伟业》。车永莉继在《建国大业》中客串后出演后，在《建党伟业》饰演陆小曼。和邵兵一起主演军旅题材电视剧《绿色卫士》；同年和张秋歌主演电视剧《龙头岭》饰演叶琳；

2010年，和王学兵一起主演由刘心刚执导的现代题材国安谍战电视剧《谍变》饰演一名报社专栏作家肖子茹；同年和于震一起主演谍战动作电视剧《绞杀1943》剧中饰演国民党特派员周志卿；和王学兵再次主演电视剧《暗红1936》饰演女主角吴卫华；

2011年，“零报酬”公益出演公益性儿童电影《怪兽通缉令》。主演以中国大跃进时期为历史背景，高满堂编剧的《工人大院》。同年主演历史题材电影《大格局》；参演高满堂编剧、侯勇、冯远征主演的电影《郭明义》扮演乘务长。

2012年参与主演时尚情感片《三个未婚妈妈》，片中扮演未婚妈妈。凭借《三个未婚妈妈》获得第8届巴黎中国电影节最佳女演员奖。和范明一起主演年代谍战大戏《捍卫者》扮演女主角苏闵；同年参演中韩合拍电视剧《风花雪月》和韩国演员权相佑一起饰演情侣；同年和陈志朋一起主演现代爱情商战大戏《商之痕》扮演女主角夏若兮，该剧是近年来不可多得的爱情故事剧。

2013年，和侯勇、许亚军、沈傲君一起主演年代剧《温暖的日子》扮演文艺女青年谷燕燕，成功上演了一场女追男不易的虐心故事，该剧年龄跨度三十年。同年和郭晓东再次合作主演电视剧《生死兄弟情》扮演女主叶亚楠； 受邀参加“STYLE风格盛典”，并获得了“优雅风格明星奖”。

2014年5月，车永莉主演年代情感大戏《温暖的日子》；受邀参加“STYLE风格盛典”，并获得了“优雅风格明星奖”。车永莉参演电影《赤诚》，演绎“苦情靓妈”。主演电影《赤诚》，演绎“苦情靓妈”

2015年，和刘烨、陈伟霆、谢霆锋一起主演中美合拍3D电影《大轰炸》扮演女主角幺姑；同年再次参与阳光基金公益活动，作为阳光少年艺术团艺术辅导员；

2016年4月，主演的年代大戏《金爸银爸不换我爸》播出。5月参演的电视剧《仙剑五云之凡》播出。9月，参演网台互动电视剧《见习法医》  。同年参与真人秀《咱们穿越吧》；

2017年，和台湾演员范逸臣主演现代黑色幽默电影《黑白照相馆》饰演女主角李燕；和樊少皇、释延能、吕良伟一起主演动作电影《天下第一镖局》，首次出演动作片，扮演女镖师阿朵。