趙薇演醫生的電影叫《三人行》，趙薇演佟倩在失敗了幾臺手術後，急欲做一臺成功的手術來證明自己的實力，在警察與匪徒的焦灼糾纏中成為扭轉局面的關鍵。
《三人行》是由寰亞電影製作有限公司出品的警匪片，由杜琪峰執導，游乃海監製，游乃海、劉浩良編劇，趙薇、古天樂、鍾漢良領銜主演。該片於2016年6月24日在中國內地上映。
該片講述了悍匪張禮信鍾漢良飾)頭部中槍，情況危急，只有6小時最佳手術時間。醫生佟倩趙薇飾)是一位每天搶跑在救死扶傷第一線的腦外科醫生，為了搶救病人的生命，她不惜跟警察陳偉樂古天樂飾)乾硬仗。然而陳偉樂為了掩蓋同事違法開槍的事實，不顧正義、知法犯法，並給佟倩施壓意欲聯手幹掉悍匪，卻被智商過人的張禮信一舉識破。被銬在病床上的張禮信憑藉著過人的機智和強大的心理攻勢，威脅拉攏醫生、激怒警察，成功化解了所有難題阻礙，逃脫在望。生死一線，警醫匪三人自我執念引發諸多隱瞞、利用與欺騙，三人越走越偏，危機一觸即發。
佟大為和趙薇合作的電影有三部，《赤壁下》，《親愛的》和《橫衝直撞好萊塢》。《赤壁下》吳宇森執導的戰爭題材電影，由梁朝偉，金城武，張豐毅，張震，趙薇，林志玲，胡軍，佟大為等聯袂出演。趙薇飾演孫尚香 。該片講述了東漢末年時期，丞相曹操率領80萬大軍進攻赤壁，和只有5萬人的天才軍師諸葛亮、大都督周瑜之間的激烈一戰。
《親愛的》2014年出品的一部打拐題材”電影，陳可辛執導，趙薇、黃渤、佟大為、郝蕾、張譯主演。電影主演講述以田文軍為首的一群失去孩子的父母去尋孩子以及養育被拐孩子的農村婦女李紅琴如何為奪取孩子做抗爭的故事。
《橫衝直撞好萊塢》黃曉明、趙薇、佟大為等主演。該片講述了三個主角因為一包從天而降的犀牛角粉而捲入一場國際走私販毒案，從此二貨天團”開始了一場真正驚險刺激的好萊塢冒險之旅。
《親愛的》，關注此片的人都知道，這是一部催淚大戲，但與別的催淚片不同，這裡的催淚，沒有無病呻吟，沒有刻意去煽情，也沒有竭嘶底裡，甚至沒有像別的片子那樣拿養子與養母之間的互動來做文章，但是它卻輕易的觸動人心，讓人直呼父愛的偉大，母愛的偉大。
趙薇，專業的女演員，沒有之一。她的角色出現的有些晚，可也因她的出現讓影片的主題更鮮明，她飾演被拐賣孩子的養母，一個失去丈夫並不知道孩子是拐來的農婦。趙薇的演技相當棒，孩子的親生父母要來抱孩子時，她追在田魯後面，摔倒爬起，爬起再摔倒，一出場便輕易地抓住了觀眾的心，將觀眾代入到她的緊張憤怒和害怕的情緒中。在街頭被暴打，她跪在地上嘴裡不住的說對不起時，那一刻在觀眾的心中她就是李紅琴，李紅琴就是她。也難怪佟大為在看完片子後也說，之後的各種獎項，趙薇應該都可以承包了。
郝蕾，飾演田文軍前妻魯曉娟一角，孩子走丟，她為此得了抑鬱症，在看心理醫生時，她很平靜地反問醫生一句，你的孩子丟了嗎？簡單的一句話，失子之痛的形象躍然而出，聞者落淚，見者傷心，同時也讓人深刻感受到孩子在父母心中是任何一個人都沒法替代的，哪怕另外生一個。留給觀眾最大的感動是，她對孩子承諾接妹妹回家，孩子主動牽了她的手，她的那抺笑是滿足，是希望，是愛。