2009年，在电视剧《倾城之恋》出演角色白流苏。6月，在《建国大业》中客串演出，客串一场毛主席和宋庆龄接见妇女代表的大戏。凭《倾城之恋》成为入围韩国首尔电视节唯一亚洲女演员，获最佳女演员提名。《倾城之恋》中“白流苏”一角入选《新周刊》“2009最深入人心的电视形象”榜单。

2010年，参演电视剧《将·军》，扮演角色粤调名伶沈红玉。2011年，签约SMG尚世影业。8月8日，陈数参加中国电视艺术家协会演员工作委员会成立仪式，并被授予副会长头衔 。

2012年6月15日，陈数担任第18届上海电视节白玉兰奖评委，与福山雅治共同颁奖。8月参演电视剧《正者无敌》，陈数饰演沈虹。同年，陈数和黄磊主演了电视剧《夫妻那些事》。陈数领衔主演的爱情悬疑电影《情谜》，出演角色大明星。

2013年1月，参演电视剧《天真遇到现实》，陈数饰演杨天真一角。参演电视剧《一代枭雄》，陈数在剧中饰演留洋归来女教师程立雪，巍子演她的丈夫，孙红雷则扮演和她一生纠缠到死的男人。7月出演电视剧《剧场》，陈数则出演一个话剧团演员。10月参演电视剧《我爱男闺蜜》，陈数饰“叶珊”一角