В 2011 году вышло два фильма с участием Коллинз. Это триллер Пастырь (англ. Priest), где Лили предстала в роли Люси Пейс, племянницы главного героя, и боевик Погоня (англ. Abduction) , в котором Коллинз сыграла главные роли с Тэйлором Лотнером.
Следующий год стал для молодой актрисы прорывным. Она исполнила главную роль Белоснежки в комедийном фэнтези Белоснежка: Месть гномов (англ. Mirror Mirror). Ее партнерами по фильму стали Джулия Робертс, Арми Хаммер и Шон Бин. Эта роль принесла девушке всемирную славу и известность, поклонники стали приглашать ее на частные мероприятия и детские дни рождения. За эту киноработу Коллинз получила номинацию на премию Teen Choice Awards в категории "Choice Movie Actress – Sci-Fi/Fantasy".
В том же году на экраны вышел независимый фильм Застрял в любви (англ. Stuck in Love), в котором Лили досталась одна из ведущих ролей - роль Саманты Бордженс.
В 2013 году Коллинз исполнила главную роль Клариссы (Клэри) Фрэй/Моргенштерн в экранизации романа Кассандры Клэр Орудия смерти: Город костей (англ. The Mortal Instruments: City of Bones). За эту работу актриса получила номинации на премию MTV Movie Awards в категории "Summer's Biggest Teen Bad A" и Teen Choice Awards в категории "Choice Movie Actress – Action".
В том же году, в октябре, на экраны вышел музыкальный клип группы Thirty Seconds to Mars на песню "City of Angels", в котором приняла участие Лили.
Осенью 2014 года состоялась премьера романтической комедийной драмы С любовью, Рози (англ. Love, Rosie) с Коллинз в главной роли. Фильм получил негативные отзывы критиков.
Следующей большой киноработой в карьере Лили стала ведущая роль в драме Вне правил (англ. Rules Don't Apply). Съемки начались в 2014 году и завершились в феврале 2015 года. Премьера состоялась в ноябре 2016 года. За эту роль Коллинз была номинирована на премию "Золотой глобус" в категории "Best Actress in a Motion Picture – Comedy or Musical", и получила награды от Hollywood Film Awards в категории "New Hollywood Award" и Costume Designers Guild в категории "Lacoste Spotlight Award".
В 2016-2017 годах на телеэкраны выходил сериал Последний магнат (англ. The Last Tycoon), в котором Лили сыграла одну из ведущих ролей.
В 2017 году на большом экране Коллинз исполнила главную роль в драме До костей (англ. To the Bone), а так же в американо-южнокорейском фильме Окча (англ. Okja).
В 2018 году в прокат выходят 4 кинокартины с участием Лили. Это анимационный фильм Here Comes the Grump, биографическая драма Tolkien, триллер Extremely Wicked, Shockingly Evil and Vile и фильм Halo of Stars.
