2015年，马思纯因出演青春片《左耳》获得第52届台湾电影金马奖最佳女配角提名。2016年，凭借文艺片《七月与安生》获得第53届台湾电影金马奖最佳女主角奖；同年，她还凭借《左耳》获得了中国电影表演艺术学会金凤凰奖学会奖。2020年，马思纯连续三年入选福布斯中国名人榜，并位列第60位。

2022年1月27日，马思纯领衔主演的现实主义女性悬疑剧《江照黎明》播出。

2023年1月21日，马思纯参加《2023年中央广播电视总台春节联欢晚会》，参演微电影《我和我的春晚》；4月，参加《大美中国诗话清明》；5月15日，参演的电视剧《她和她的群岛》开机；6月7日，参加真人秀节目《这样的你》。

2024年1月9日，领衔主演的电视剧《侦察英雄》播出，在剧中饰演文工队文婕。