2011年,出演张一白执导的青春爱情片《将爱情进行到底》。2012年,在范明、车永莉主演的伦理剧《平凡的岁月》中饰演徐涛的女儿徐丹霞;同年,主演李佳执导的青春爱情片《恋爱789》。
2013年,徐冬冬推出了第一支单曲《爱你那么多》;6月,与张翰、秋瓷炫、朱孝天共同出演都市职场偶像剧《华丽上班族》,在剧中饰演外表美艳、举手投足充满魅力的广告公司总监嘉玲;随后,搭档蒲巴甲出演的微电影《信之旅》在四川阿坝州开机;同年,主演车径行执导的剧情片《梦的密码》。
2014年,与胡军、余男、凤小岳合作出演动作爱情片《上海王》;2月,再度与蒲巴甲合作,共同主演的抗战剧《第一伞兵队》在云南杀青,在剧中饰演留学美国的伞兵教官孟雪;7月22日,主演的古装喜剧《欢天喜地俏冤家》播出,在剧中饰演个性外冷内热、武功盖世的侠女楚月;此外,她还出演了邢博、李海洋共同执导的惊悚悬疑片《封门村》,并在片中饰演陈亦飞的女友尼娜,而这也是徐冬冬尝试惊悚扮相。
2015年8月,出演刘伟强执导的动作喜剧片《澳门风云3》,在片中饰演女赌神骰子王;随后,出演宋江波执导的年代剧情片《国酒》,在片中饰演刚强、敢于牺牲的巾帼英雄时英,而这也是徐冬冬首次尝试女红军的扮相;同年,主演马俪文执导的冒险喜剧片《A测试之爱情大冒险》。2016年,徐冬冬出演的悬疑犯罪网剧《余罪》上线,在剧中饰演毒贩老大的秘书沈嘉文。
2017年9月30日,出演王晶执导的的动作犯罪片《追龙》在全国上映,徐冬冬饰演拥有大爱仁义的玫瑰阿花;12月,主演阚家伟执导的悬疑犯罪片《大嫂》上线,在片中饰演逆袭上位的江湖大嫂左兰。
2018年,与沈腾、宋芸桦、张一鸣合作出演的喜剧片《西虹市首富》上映,在片中饰演“冷萌女特工”莎莎。
2019年6月,与王迅、倪大红、王劲松合作主演悬疑推理片《嫌疑人》;同年,出演电视剧《天龙八部》,徐冬冬饰演痴情一生敢爱敢恨的奇女子刀白凤;11月,搭档赵文卓主演电影《纹身之西部纵横》杀青,中饰演女主英姬。
2020年,主演的犯罪剧情电影《追龙番外篇之十亿探长》爱奇艺上线,中饰演白珍妮;1月30日,与陈键锋合作主演的玄幻冒险题材电影《夺魂异阵图》上线,饰演青雀仙子。
2018年11月9日,徐冬冬公布恋情,对方是普通人。
2019年1月6日,徐冬冬与尹子维机场挽手出行,恋情曝光。
2019年4月8日,尹子维在微博发出“玫瑰花”表情@女友徐冬冬,随后徐冬冬转发该微博配以“爱心”表情,证实求婚成功。
2019年8月11日,徐冬冬晒出和尹子维照片,宣布分手。并写道:“我们分开了,但他还是我最好的朋友,一切顺利。”
2019年11月7日,徐冬冬在做粉瘤手术时出现意外,紧急转院做急救治疗。
2019年11月10日,徐冬冬本人出事故后首次发文报平安,表示自己“已经在慢慢恢复当中”:“很抱歉,因为自己的一次意外,被这么多人担心,感激之情真的无法言表。现在的我,已经在慢慢恢复当中,请大家放心。这次意外,让我收获非常多,特别感谢所有帮助我的医生和医护工作人员,感谢来探望我的朋友们,感谢所有给我关心的你们,感谢所有问候我的同行,你们给我的温暖,我会一直记得,一直放在心中,是你们让我感受到,能被爱着,真是太幸运了,好好珍惜活着的每一刻,才能好好去感受爱。谢谢,感恩。”。
2015年,徐冬冬为WABC公益组织拍摄”世界自闭症日“公益海报。
2017年09月11日,徐冬冬参加“99公益日”,她把目光更多的放在了孩子的身上,呼吁各位社会粉丝助力9.9元让中国儿童免于饥饿,健康成长。
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