2011年，出演張一白執導的青春愛情片《將愛情進行到底》。2012年，在范明、車永莉主演的倫理劇《平凡的歲月》中飾演徐濤的女兒徐丹霞；同年，主演李佳執導的青春愛情片《戀愛789》。
2013年，徐冬冬推出了第一支單曲《愛你那么多》；6月，與張翰、秋瓷炫、朱孝天共同出演都市職場偶像劇《華麗上班族》，在劇中飾演外表美艷、舉手投足充滿魅力的廣告公司總監嘉玲；隨后，搭檔蒲巴甲出演的微電影《信之旅》在四川阿壩州開機；同年，主演車徑行執導的劇情片《夢的密碼》。
2014年，與胡軍、余男、鳳小岳合作出演動作愛情片《上海王》；2月，再度與蒲巴甲合作，共同主演的抗戰劇《第一傘兵隊》在云南殺青，在劇中飾演留學美國的傘兵教官孟雪；7月22日，主演的古裝喜劇《歡天喜地俏冤家》播出，在劇中飾演個性外冷內熱、武功蓋世的俠女楚月；此外，她還出演了邢博、李海洋共同執導的驚悚懸疑片《封門村》，并在片中飾演陳亦飛的女友尼娜 ，而這也是徐冬冬嘗試驚悚扮相。
2015年8月，出演劉偉強執導的動作喜劇片《澳門風云3》，在片中飾演女賭神骰子王；隨后，出演宋江波執導的年代劇情片 《國酒》，在片中飾演剛強、敢于犧牲的巾幗英雄時英，而這也是徐冬冬首次嘗試女紅軍的扮相；同年，主演馬儷文執導的冒險喜劇片《A測試之愛情大冒險》。
2016年，徐冬冬出演的懸疑犯罪網劇《余罪》上線，在劇中飾演毒販老大的秘書沈嘉文。2017年9月30日，出演王晶執導的的動作犯罪片《追龍》在全國上映，徐冬冬飾演擁有大愛仁義的玫瑰阿花；12月，主演闞家偉執導的懸疑犯罪片《大嫂》上線，在片中飾演逆襲上位的江湖大嫂左蘭。
2018年，與沈騰、宋蕓樺、張一鳴合作出演的喜劇片《西虹市首富》上映，在片中飾演“冷萌女特工”莎莎。
2019年6月，與王迅、倪大紅、王勁松合作主演懸疑推理片《嫌疑人》；同年，出演電視劇《天龍八部》，徐冬冬飾演癡情一生敢愛敢恨的奇女子刀白鳳；11月，搭檔趙文卓主演電影《紋身之西部縱橫》殺青，中飾演女主英姬。
2020年，主演的犯罪劇情電影《追龍番外篇之十億探長》愛奇藝上線，在影片中飾演白珍妮；1月30日，與陳鍵鋒合作主演的玄幻冒險題材電影《奪魂異陣圖》上線，飾演青雀仙子；8月，主演新派武俠動作網絡電影《盜圣一枝梅》，在片中飾演盜圣“一枝梅”；8月27日，主演的性感動作大片《特工狂花》在愛奇藝上映，在片中飾演霸氣美艷的美女特工雅美；11月1日，主演的動作災難電影《蠅島》開機，在片中充滿正義的記者濮欣。
2021年1月8日，主演的大型動作玄幻電影《長安伏妖》上映； 1月30日，主演的動作犯罪電影《卸甲歸來》上映；3月12日，主演的超級懸疑推理劇《不能犯規的游戲》開播；3月16日，領銜主演的劇情動作電影《老板娘》在愛奇藝上映，在電影中飾演鐵記飯店老板娘鐵姐；3月20日，主演硬核動作怪獸災難大片《畸變》開機；3月22日，芒果TV自制首檔全女性脫口秀挑戰節目《聽姐說》正式官宣首批嘉賓，徐冬冬加盟；4月29日，徐冬冬參演的電影《狼人殺·啟源》播出；5月20日，主演的電影《夢境俏佳人》定檔；8月10日，特別出演的異能懸疑動作電影《狼人殺》在騰訊上線；8月12日，主演的災難驚悚電影《鯊口逃生》在愛奇藝獨家上線，在片中飾演與丈夫到海島蜜月的小琳。
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