2010年陈廷嘉与高田昊演绎《地雷战传奇》战火中的爱情电视剧上映。10月16日，出席第十九界金鸡百花电影节活动。

2011年，她首次担任制片人并主演影片《纸雪花》，关注白血病儿童，呼吁社会各界人士关爱白血病群体。同年出演的电视剧《新水浒》上映，陈廷嘉扮演的“贾氏”。

2012年在《画皮2》中饰演一个极具异域风情的天狼国女王。2012年由谭俏执导，张兴哲、陈廷嘉、贾青等主演抗日题材电视剧《战地狮吼》，陈廷嘉扮演的八路军曲梅敢爱敢恨。同年5月27日出席第65届戛纳电影节颁奖典礼活动。

2013年首次主演的惊悚片《小心没有影子的人》。3月陈廷嘉受邀为国内一线杂志《知音》拍摄了一组明星写真大片，并登上该杂志的封面。5月由陈廷嘉、王同辉、杜志国、叶静等领衔主演的电视剧《正义的重量》在央视八套晚间黄金档热播。剧中，陈廷嘉饰演的陶春正直能干。11月8日由林志玲、陈廷嘉主演的爱情片《甜心巧克力》上映，陈廷嘉在剧中饰演的张芳。同年12月陈廷嘉受邀出席2013时尚新娘婚尚盛典，与明道、金莎等众星共同为该时尚盛典助阵，并为获奖者颁奖。同年12月6日由陈廷嘉、邵峰、徐俊等主演的电视系列短剧《外滩警事》在上海电视剧频道首播，剧中陈廷嘉首度出演女警察。

2014年出演2月14日情人节档期推出的都市时尚爱情电影《谁说我们不会爱》，在片中扮演“单身妈妈”于左左，演绎“姐弟恋”。同年3月陈廷嘉做客中央电视台第六套电影频道品牌栏目《光影星播客》，与王学兵、丁子峻轮番主持节目。同年6月与刘涛、涂松岩、冯雷主演都市家庭剧《幸福从天而降》，片中扮演“凤凰女”郑平，与冯雷上演“不打不相识”的爱情故事。同年7月5日获得“2014新锐风格明星”大奖。