2002年主演电影《天下无双》。2003年凭借电影《无间道》获得第22届香港电影金像奖最佳男主角奖、第40届台湾电影金马奖最佳男主角奖。2005年凭借电影《2046》获得第24届香港电影金像奖最佳男主角。2006年主演电影《伤城》。2007年凭借电影《色·戒》获得第44届台湾电影金马奖最佳男主角。2008年7月21日,与刘嘉玲在不丹举行婚礼;同年在电影《赤壁》中饰演周瑜一角。2011年梁朝伟与王家卫合作影片《一代宗师》。2014年,担任第61届柏林国际电影节评委。2015年1月8日,主演的电影《一代宗师》3D版上映。2015年9月,主演丸美眼霜节大片《眼》。