2013年4月，主演青春愛情片《致我們終將逝去的青春》，在片中飾演敢愛敢恨、勇敢堅強的鄭微 ；該片上映首日以4500萬元的票房成績打破華語2D電影在中國內地的首日票房紀錄 ，而影片的最終票房則超過7.2億元 ；7月，主演戰爭劇《一個和八個》，在劇中飾演敢愛敢恨的抗日女戰士蠻妞，這也是她首次出演抗戰題材的電視劇；9月，憑藉愛情片《致我們終將逝去的青春》獲得第29屆中國電影金雞百花獎最佳女主角提名；11月，憑藉愛情片《致我們終將逝去的青春》獲得第五屆英國萬像國際華語電影節最佳女主角獎；同年，獲得第8屆華語青年影像論壇年度新銳女演員獎以及第5屆澳洲國際華語電影節最佳女主角獎。2014年7月，在愛情喜劇片《閨蜜》中飾演性格叛逆的文藝女青小美；該片上映5天取得1.15億元的票房，最終票房超過2億元 ；9月，憑藉愛情片《致我們終將逝去的青春》獲得第32屆大衆電影百花獎最佳女主角提名；同年，主演動作懸疑片《暴走神探》，在片中飾演外表美豔的富家女宋小喬。
2015年1月，在喜劇片《重返20歲》中飾演外表年輕但內心厚重的孟麗君，併爲影片演唱了《微甜的回憶》、《給我一個吻》等四首插曲；截至2月3日，該片在中國內地的票房突破3.5億元，打破中韓合拍片的票房紀錄 ；2月19日，楊子姍與陳坤、李冰冰共同出演的3D魔幻電影《鍾馗伏魔：雪妖魔靈》在中國內地上映，她在片飾演清秀活潑、可愛又不失脾氣的鐘靈；5月，憑藉喜劇片《重返20歲》獲得第18屆上海國際電影節電影頻道傳媒大獎最佳女演員獎；10月，憑藉愛情片《閨蜜》入圍第15屆華語電影傳媒大獎最受矚目女演員獎；11月，主演南極題材的電影《南極絕戀》；12月18日，楊子姍與白客、陳柏霖共同主演的奇幻喜劇片《萬萬沒想到：西遊篇》上映，她在片中飾演率真可愛的堅強少女蘇小美；該片上映三天票房超過2.6億元；同年，在驚悚題材的短片《第三隻眼》中一人分飾兩個不同性格的角色，並首度嘗試啞劇式的表演。2016年，楊子姍主演的愛情片《天亮之前》是其轉型之作，她在片中改變銀幕形象，飾演一位風塵女子。
在中國內地女演員中，楊子姍以獨特的清新派演技風格獨樹一幟，並被外界譽爲“趙薇接班人”。雖然並非科班出身，但她卻努力拓寬表演之路，勇敢嘗試塑造和自己完全不同的人物 。從《致我們終將逝去的青春》中的鄭微，到《重返二十歲》中的奶奶，她憑藉對人物性格的出色把握和紮實的演技在收穫人氣的同時也獲得了觀衆的認可。在電影《街角的小王子》中，她把亮亮對小靜的友情展現的真摯而又貼切。在電影《致青春》中，其橫跨人生不同階段的表演深受觀衆的喜愛。在電影《萬萬沒想到》中，她憑藉張弛有度的表演將喜劇的輕鬆歡樂恰到好處的表現出來。
