2003年4月7日，参演的《电影往事》上映，在剧中饰演江玲玲。11月19日，关晓彤与郭晓冬、李佳出演霍建起导演的电影《暖》上映，在剧中饰演暖的女儿丫 。同年，参演电影《惊心动魄》，在剧中饰演双双。2005年12月15日，陈凯歌导演的电影《无极》公映，关晓彤在电影中饰演小倾城，同年在《回家》中饰演芬芬 。2006年，参演电影《惟有承诺留我心》，在剧中饰演小韩雪婷。同年。与董洁、潘粤明等共同出演电视剧《红衣坊》，饰演赵雪茗。2007年，在张琦导演的《救我》中饰演小雪。同年，与张嘉译合作出演电视剧《温暖》，与张嘉译、李小冉、李亚鹏等共同出演《为爱结婚》，与邱心志共同出演电视剧《旗袍》，与李冰冰、黄海冰共同出演古装电视剧《再生缘》，与黄海波、姚芊羽共同出演电视剧《笑着活下去》。2008年，参演由刘苗苗导演的电影《小田进城》，在剧中饰演小田。同年出演《心灵承诺》，与陈小艺、黄曼、高曙光共同出演电视剧《突然心动》，与梅婷、王志文、佟大为共同出演电视剧《幸福还有多远》，与午马、郑佩佩共同出演电视剧《家有儿女新传》。 2009年，在电影《刺陵》中饰演小蓝婷 。同年在《春雷绽放》中饰演农小梅， 与林心如、刘涛共同出演电视剧《大理公主》，与刘佳、李幼斌共同出演电视剧《密战》，参演家族年代电视剧《故梦》。2010年1月29日，与陈小艺、高曙光主演的电视剧《突然心动》首播 。12月22日，参演由冯小刚导演的电影《非诚勿扰2》公映，在剧中饰演川川 。2011年，参演《春天的拉花》。同年，与王志飞、姜武共同出演《向东是大海》，与毛俊杰、朱刚日尧共同出演《孔子春秋》，饰演小姜，与陈思斯、巫刚共同出演《戈壁母亲》。2012年6月28日，关晓彤出演的《画皮2》公映 。9月中旬，与郝瀚、刘恒宇、卓依琴等主演的电视剧《101次告白》开播 。2013年6月9日，关晓彤出演的《富山春居图》公映，饰演肖悦悦 。8月30日，与方力申、张馨予合作出演咸旭初导演的电影《致命闪玩》上映，在剧中饰演初中女生 。2014年2月16日，与王志文、李小冉等主演的电视剧《大丈夫》首播，在剧中饰演王志文的女儿 。3月19日，与张嘉译、闫妮等主演的电视剧《一仆二主》首播 。2015年2月，与白敬亭主演的电影《我的公主来自外星之魔法触恋》在北京召开新闻发布会 。3月25日，参演的电视剧《妻子的谎言》首播，饰演江一明的台词老师陈璞玉 。3月28日，与姜潮共同主演由同名网络小说改编的电影《向天真的女生投降》开机，关晓彤的父亲作为该片导演 。4月24日，参演苏有朋导演的电影《左耳》首映，在剧中饰演蒋姣 。5月20日，出演的电视剧《嬉戏魔法乐园》开机，在剧中饰演安洁西公主 。9月17日，关晓彤个人首支单曲《安洁西公主》首发 。10月6日，在陆贞传奇姊妹篇《班淑传奇》中饰演班淑的学生 。10月23日，与夏雨主演爱情喜剧《浪漫天降》公映，在剧中饰演俏丽空姐 。11月18日，关晓彤暖心小情歌《关于你和我的故事》首发 。12月1日，发行首张Mini专辑《十八Eighteen》 。12月23日，参演的电视剧《我的老婆大人是八零后》首播，在剧中饰演visa，该剧由刘进执导，李小冉、杜淳、于明加、张鲁一、张嘉译等主演 。2016年，参演电视剧《好先生》，与孙红雷、张艺兴演对手戏 。1月11日，与马少骅主演的电视剧《搭错车》在山东卫视首播 。1月20日，主演的电影《老师晚上好》在京举办开播发布会 。1月24日，与张若昀主演的电视剧《九州天空城》在横店开机 。2月7日，与郭冬临、刘亚津、马天宇合作表演春晚小品《是谁呢》 。4月20日，参演周小兵执导的电视剧《我们的纯真年代》在河南都市电视台首播，关晓彤在剧中饰演女主角尤玲之女苦瓜 。5月31日，主演的都市情感剧《好先生》首播，剧中饰演太妹彭佳禾 。6月主演古装玄幻剧《轩辕剑之汉之云》 。7月20日首次出演女一号的古装剧《九州·天空城》在江苏卫视首播 。11月30日，关晓彤与多位明星合作录制的2016年世界艾滋病日公益歌曲《瞳孔里的太阳》上线首发。