2011 年，佟大为出演张艺谋执导的影片《金陵十三钗》，凭此片获得第十二届华语电影传媒大奖观众票选最受瞩目男演员奖。

2012 年参演 3 部电影：《十二星座离奇事件》、《中国合伙人》、《天机·富春山居图》，佟大为在《中国合伙人》中饰演的王阳，表演自然松弛，层次丰富，把角色展现得最接地气，最佳境界，并获得了多项电影奖的最佳男配角奖。

在此期间，佟大为与关悦结婚了，两人注重沟通与家庭责任，已携手走过 18 年，育有三个孩子，家庭生活幸福美满。

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