《警花燕子》飾演燕子 2005年電視劇《警花燕子》湯唯出演燕子一角，這個角色讓湯唯獲得了生平第一個女演員獎——2005年第6屆數字電影百合獎優秀女演員。電影《色·戒》 2006年夏天，剛剛憑《斷背山》獲得奧斯卡最佳導演的李安宣佈迴歸華語電影，籌拍由張愛玲短篇小說改編的電影《色·戒》，為了能夠找到適合王佳芝的演員，李安開始在兩岸三地大規模選角。當時還是無名小演員的湯唯在北京參加面試，被香港演員導演Rosanna推薦給了李安，李安在北京約談湯唯兩次，又向賴聲川電話徵求意見。其後湯唯被帶到上海進行訓練，唱蘇州評彈、學習打麻將，而後又分別在北京和香港進行魔鬼式訓練，學習上穿旗袍高跟鞋、看電影、苦讀史料級各類書籍，每天近10個小時、歷時3個月訓練之後，李安滿意後，終於簽訂合同。 《色·戒》9月開機，一共拍了118天戲，114天都在拍湯唯。李安把整部戲的成敗押在新人湯唯身上，但湯唯頂住壓力全情投入。 2007年8月31日，電影《色·戒》亮相威尼斯，湯唯與李安、梁朝偉等一道踏上影展的紅地毯。首映過後，湯唯博得了海內外媒體的稱讚，聲勢一度超過了梁朝偉，最終影片獲得最高獎“金獅獎”。在2007年12月8日舉辦的第44屆臺灣電影金馬獎上，湯唯榮獲最佳新人獎。
《月滿軒尼詩》劇照 2009年，在經紀人江志強的推薦下，湯唯與張學友出演編劇岸西導演作品《月滿軒尼詩》。2010年春，此片順利在內地上映，湯唯也接連出現在央視主辦的活動中，宣告“解禁”。此片，中湯唯憑藉清新喜劇的表演獲得，金馬獎金像獎最佳女主角，雙提名，並榮獲第11屆華語電影傳媒大獎最佳女主角獎。
《晚秋》劇照 2011年，湯唯與玄彬共同主演的文藝片《晚秋》在韓國上映。該片翻拍自韓國上世紀60年代經典文藝愛情片，她扮演一位因表現良好而得到假釋的女犯人，與玄彬出演的逃犯短暫相戀。湯唯憑藉影片當中的演出在第47屆韓國百想藝術大賞頒獎禮上榮獲電影部門的最佳女主演獎，成為了韓國三大獎歷史上第一位獲得最佳女主演的外國女演員。湯唯因《晚秋》在韓國影壇共獲得了十項最佳女主角獎項。2012年3月該片引進中國大陸，影片近七千萬票房。
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