2006年，车永莉与仲星火、黄圣依一起拍摄电影《飞刀》，扮演角色荷花。同年与曾志伟合作的电影《徽州红伶》。出演电影《浅蓝深蓝》，片中与那英、姜昆等联袂演出，片中出演人物——大王妈妈。

2007年在央视大戏《家事如天》，车永莉扮演第三者杨晖。新版《梁山伯与祝英台》，出演年轻师母。同年在《光头美女》里塑造一个认真执着、勇敢面对困难的白领然然。同年出演电影《盘尼西林1944》 。

2008年，先是父亲离世，支撑整个家庭的大树轰然倒塌；接着凭借电影《盘尼西林1944》赢得俄罗斯电影节的最佳女主角奖。

2009年参演儿童电影《守护童年》 。

2010年参演电影《寻找刘三姐》，片中饰演敢爱敢恨，直 爽仗义的阿梅7 。参演建党90周年献礼大片《建党伟业》。车永莉继在《建国大业》中客串后出演后，在《建党伟业》饰演陆小曼 。

2011年，“零报酬”公益出演公益性儿童电影《怪兽通缉令》 。参演以中国大跃进时期为历史背景的电视剧《工人大院》。同年主演历史题材电影《大格局》。

2012年参与主演时尚情感片《三个未婚妈妈》，片中扮演未婚妈妈。凭借《三个未婚妈妈》获得第8届巴黎中国电影节最佳女演员奖 。

2014年5月，车永莉主演年代情感大戏《温暖的日子》；受邀参加“STYLE风格盛典”，并获得了“优雅风格明星奖” 。车永莉参演电影《赤诚》，演绎“苦情靓妈”