2010年1月，金莎首次参演古装电视剧，在蒋家骏执导的神话爱情电视剧《神话》，饰演性格内向含蓄对爱执着、率真的吕素，并为该剧创作和演唱了插曲《星月神话》。《神话》播出后，首播三日平均收视率达3.13%，金莎饰演的吕素也受到观众的关注。2月，金莎发行单曲《最近好吗》，表达了自己对爱情不人云亦云的态度。6月，参加湖南卫视挑战类综艺节目《一呼百应》的录制，挑战成功获得超过4000人来看自己的见面会。10月，发行第四张专辑《星月神话》，专辑中金莎创作了4首歌，首次参与了专辑的制作担任监制。12月，金莎受邀担任第三届音乐风云榜新人盛典颁奖嘉宾。
2011年3月，金莎参演了谭华执导喜剧电影《大人物》，饰演单亲家庭女孩幺妹。5月，金莎与胡歌、王力可搭档主演了民族战争电视剧《香格里拉》，饰演善良淳朴的藏族女孩和梅。9月，金莎在北京宣布成立金莎音乐工作室，开始独立发展。
2012年2月，发行女权主义风格的单曲《爱的魔法》。3月，金莎发行了独立发展后的首张专辑《他不爱我》，首次担任专辑制作人。5月31日，金莎在上海开始专辑的全国校园巡演。12月，发行中国风单曲《梦千年之恋》，同月金莎还主演了古装电视剧《王的女人》。同年，金莎计划赴韩国留学两年。
2013年，金莎与立威廉洪、晓熙搭档，主演了爱情电影《柠檬》，饰演藏族姑娘曲珍。2014年5月，受邀参加法国第67届戛纳电影节。9月，发行单曲《想听听你说谎》。11月，创立的香水品牌爱唯施上市，金莎跨界成为投资人；2015年12月创立服装品牌。
2016年1月，金莎发行欧式情歌《全世界我只贪一个他》。2月，为武侠动作电影《卧虎藏龙：青冥宝剑》演唱推广曲《诺》。11月，发行单曲《只属于你》。
