2004年，主演電視劇《離婚女律師》在日本首播。5月8日，參與拍攝的電影《在世界的中心呼喚愛》在日本上映。7月7日，主演的電視劇《最後的禮物》在日本首播。
2005年3月19日，主演的電影《狗狗心事》在日本上映。4月19日，主演的電視劇《離婚女律師2》在日本首播。7月2日，主演的電視劇《女王的教室》在日本首播 。10月17日，參與拍攝的電視劇《危險老姐》在日本首播。11月24日，主演的電視劇《女之壹代記》在日本首播。
2006年4月17日，與矢田亞希子、玉木宏、谷原章介主演的電視劇《主播臺女王》在日本首播。
2007年1月13日，主演的電視劇《演歌女王》在日本首播，飾演大河內向日葵。3月31日，主演的電影《棒球夥伴》在日本上映。10月6日，主演的電影《南方大作戰》在日本上映。
2008年4月11日，與藤木直人、大冢寧寧、筒井道隆主演的電影《女人四十》在日本首播，飾演緒方聰子。6月7日，參與拍攝的電影《魔幻時刻》在日本上映，飾演喪服女 。7月19日，參與動畫《懸崖上的金魚姬》的配音 。
2009年2月7日，參與拍攝的電影《旭山動物園物語》在日本上映 。3月7日，主演的電影《膠片之戀》在日本上映 。4月16日，與竹野內豐、戶田惠梨香、溝端淳平主演的電視劇《BOSS》在日本首播 。7月18日，與織田裕二、戶田惠梨香、佐藤浩市主演的電影《阿馬爾菲：女神的報酬》在日本上映，飾演紗江子 。10月10日，主演的電影《賭博默示錄》在日本上映 。10月15日，參與拍攝的電視劇《不毛之地》在日本首播 。
2010年，參與拍攝電視劇《我家的歷史》。7月8日，與長澤雅美、反町隆史、寺島進主演的電影《Gold》在日本上映。
2011年4月14日，與竹野內豐、戶田惠梨香、玉山鐵二主演的電視劇《BOSS2》在日本首播 。6月5日，古田新太與主演的電影《薔薇與武士》在日本上映 。
2012出演日劇《青蛙公主》，再壹次在電視劇中展現了她優秀的唱功 。
2013年11月9日，參與拍攝的電影《清須會議》在日本上映，飾演枝毛 。
2014年，與小栗旬、相武紗季、泉品子主演電視劇《鈴木商店的當家娘》 。
2015年，主演於10月2日正式播放的富士電視臺特別SP《以我為名的變奏曲》，在劇中她將首次挑戰出演惡女模特 。由天海佑希再次搭檔編劇遊川和彥的秋季NTV水十檔期新劇定名為《偽裝夫婦》，天海佑希將在劇中飾演外表是開朗美女，實際上卻很討厭與人交往的“冰女王” 。天海佑希主演的人氣刑事劇《緊急取調室》確定將時隔1年半以SP特別劇的形式復活，新SP將於9月27日正式播放 。主演遊川和彥籌拍的新電影《戀妻家宮本》，預計2017年上映 。