De Armas'ın 2020'de ABD'de yayımlanması planlanan yedi filmi vardır. Suç gerilim filmi The Informer'da Sofia Hoffman olarak oynamıştır. De Armas suç draması The Night Clerk'te femme fatale olarak rol almıştır. Armas, sonra da Olivier Assayas'ın Netflix casus gerilim filmi Wasp Network'te rol almıştır. De Armas, 2020'nin sonlarında iki filmde rol alacaktır. Cary Joji Fukunaga'nın No Time to Die filminde bir Bond kızını canlandırmıştır. Ayrıca Patricia Highsmith'in romanından uyarlanan Adrian Lyne'in erotik gerilim filmi Deep Water'da rol alacaktır.
De Armas, Joyce Carol Oates'in aynı adlı biyografik kurgu romanından uyarlanan Netflix yapımı Blonde (2022) filminde Marilyn Monroe'yu canlandırdı. Yönetmen Andrew Dominik, De Armas'ın Knock Knock filmindeki performansını fark etti ve uzun bir oyuncu seçme sürecinden geçmesine rağmen ilk seçmelerden sonra rolü ona verdi. Hazırlık aşamasında De Armas bir yıl boyunca bir lehçe koçuyla çalıştı, Oates'in romanını okudu ve ayrıca role hazırlanmak için yüzlerce fotoğraf, video, ses kaydı ve film üzerinde çalıştığını söyledi.
Dikkat çekici bir İspanyol aksanına sahip olması nedeniyle oyuncu seçimine yönelik eleştirilere rağmen, De Armas'ın performansı övgüyle karşılandı; Empire'dan Catherine Bray, De Armas'ın performansını "güçlü" olarak nitelerken, Vanity Fair'den Richard Lawson "De Armas rolüne şiddetle, neredeyse korkutucu bir şekilde bağlı, her gözyaşı, çığlık ve travma selinde yüksek ve odaklanmış enerjisini koruyor" yorumunu yaptı.
