2005年，出演包括首度主演电影《天国的来信》在内的7部电影。而凭借2006年度《电影旬报》评为年度十佳第一名的《扶桑花女孩》，苍井优夺得了次年的日本电影学院奖的最佳女配角奖；同时她又拿到了2007年度的蓝丝带年度最佳女演员奖，分别获得专业（学院奖）和媒体（蓝丝带）的褒奖。

2006年，与松雪泰子共演《扶桑花女孩》广受各界好评。荣获日本电影金像奖、蓝丝带赏等多项大奖。

2006年，参加第11届釜山国际电影节。被选为今后担负亚洲电影的女演员与市原隼人、香椎由宇一起谢幕。

2008年，在日剧《料理仙姬》中主演一升庵的女老板半田仙。

2009年，为电影《小池与我》中虚拟小宠物“小池”配音。

2010年参演以“日本女性之美”为主题的影片《花》。苍井优、江口洋介主演的《洋果子店》。

2012年，参与拍摄佐藤健主演、改编自同名人气漫画的电影《浪客剑心》，片中扮演高荷惠一角。

2013年，她参演了由奉俊昊、米歇尔·冈瑞和雷奥·卡拉克斯三位国际大导演联合执导执导的《东京》一片，也可以看作是她争取国际电影人地位的初始努力。与宫崎葵的关系好，曾一起主演电影《害虫》，在广告和杂志大量地共同演出，以“葵”和“优”彼此互相称呼。曾与上野树里共演《乌龟意外之速游》《虹之女神》两部电影，并为上野树里主演的《交响情人梦 最终乐章 后篇》中匈牙利女学生角色配音，还将自己最喜欢的电影《自由的女神们》的DVD借给上野树里观看。

2014年3月在第37届日本电影学院奖颁奖礼中，凭借《东京家族》（导演山田洋次）荣获最佳女配角奖。苍井优搭档松山健一出演的新片《背负春天》，饰演角色高泽爱。

2015年3月，参演堺雅人主演电视剧《Dr.伦太郎》，苍井优饰演让伦太郎陷入爱恋的新桥NO.1“艺妓”相泽明良。主演2016年正式上映的电影《安云晴子失下落不明》。

2016年，主演的电影《跨越栅栏》于9月17日上映