Daha sonra Atv’de yayınlanan Gönülçelen adlı dizide, Cansel Elçin'le birlikte başrolü paylaştı. 2013 yılının ilk günlerinde, Star TV'de yayınlanmaya başlayan 20 Dakika adlı dizide İlker Aksum ile birlikte başrolü paylaşarak, 1,5 yıl ara verdiği ekranlara geri döndü.
20 Dakika dizisindeki rolüyle 42. Uluslararası Emmy Ödülleri'nde En İyi Kadın Oyuncu kategorisine aday gösterilerek, Emmy'e aday olabilen ilk Türk oyuncu ünvanını aldı.
2014 yılında UNICEF Türkiye'nin iyi niyet elçisi seçilen Büyüküstün, yine 2014 yılının Mart ayında başlayan ve atv'de yayınlanan Kara Para Aşk dizisinde Engin Akyürek ile birlikte başrolü paylaştı. Kara Para Aşk dizisindeki rolüyle İhracatın Yıldızları ödülünü alırken, yine bu rolü ve yardımseverliği nedeniyle 14. Uluslararası Giuseppe Sciacca Ödülleri'nde En İyi Kadın Oyuncu seçildi.
2015 yılının son aylarında sinemaya ağırlık vererek, biri kısa film olmak üzere Orman, Rüzgarın Hatıraları ve Dar Elbise filmlerinde rol aldı. 2016 yılında ise Halit Ergenç, Mehmet Günsür, Nejat İşler gibi önemli oyuncularla birlikte ünlü yönetmen Ferzan Özpetek'in İstanbul Kırmızısı filminde oynayan Büyüküstün, Kasım ayında başlayan ve halen Star TV'de devam eden Cesur ve Güzel dizisinde Kıvanç Tatlıtuğ ile birlikte başrolü paylaşıyor.
