2013年,桂纶镁先是受邀担任了第15届台北电影节的评委工作 ;之后,桂纶镁又与郭富城、夏雨、张震联袂主演了悬疑剧情片《圣诞玫瑰》,并在片中饰演了身患残疾且拥有复杂身世的钢琴教师李静 ,桂纶镁也凭借此角色获得了第50届台湾电影金马奖最佳女主角提名 ;同年,桂纶镁还与廖凡、王学兵合作主演了爱情悬疑片《白日焰火》,并在片中饰演了亦正亦邪的女主角吴志贞,本片则在之后的第64届柏林电影节上获得了最佳影片金熊奖;此外,桂纶镁还在与孙红雷搭档主演了年代爱情片《触不可及》中饰演了性情温婉却又为爱痴狂的女主角宁待 。