2004年，出演黃力加執導的古裝傳奇劇《臺灣首任巡撫劉銘傳》，劇中飾演馬來詩媛傭人靈鳳。2005年，參演徐靜蕾、劉亦菲、蔣雯麗主演的青春勵志劇《豆蔻年華》。2006年，殷旭回歸家庭，選擇暫停拍戲。
2009年，參演章子怡、范冰冰、何潤東主演的愛情喜劇片《非常完美》，飾演電梯小朋友的媽媽，從而正式復出。2012年，出演孫愷凱執導的古裝穿越劇《唐朝好男人》，在劇中飾演大唐的蘭陵公主。
2013年，主演麒麟執導的動作愛情片《古墓獸影》，殷旭飾演性格堅韌、容顏俏麗且情感曾受挫折，但仍重情重義的戴慧；2014年5月28日，在“STYLE-2014風格盛典”中殷旭獲得“新銳風格明星”獎。
2015年3月，主演劉赫堯執導的懸疑驚悚片《九月照相館》，在片中飾演愛孩子、愛丈夫，尊敬老人的女子李丹；11月30日，出演由鄭曉龍執導的古裝愛情傳奇劇《羋月傳》首播，殷旭在劇中飾演秦惠文王之妃衛良人。
2017年7月12日，主演由虎子執導的年代抗戰劇《紅》殺青，殷旭在劇中飾演從小深受西方民主自由思想影響，性格直爽率真，愛恨分明的大家小姐孟珮琳；8月，與楊子姍 、鄭愷合作出演金曄執導的都市情感劇《好久不見》。
2018年1月，其參演靳東、江疏影、李宗翰主演的都市情感劇《戀愛先生》在東方衛視播出，飾演外表強悍、內心善良且渴望被保護的女孩陳靜；7月19日，參演秦嵐、聶遠、吳謹言主演的大型古裝劇《延禧攻略》，殷旭在劇中飾演方姑姑一角。
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