Hepburn, Dylan, i Oscary
Powracając do studiowania postaci historycznych, Blanchett wcieliła się w postać hollywoodzkiej gwiazdy Katharine Hepburn w filmie Aviator (2004), biografii Martina Scorsese o ekscentrycznym milionerze Howardzie Hughesie, i zdobyła za tę rolę Oscara. Później wystąpiła w dramatach Babel (2006), Dobry Niemiec (2006) i Notatki o skandalu (2006). W niekonwencjonalnym filmie biograficznym I’m Not There (2007) zagrała jedną z kilku postaci opartych na muzyku Bobie Dylanie na różnych etapach jego życia. Wcielając się w postać Jude, gwiazdy dokonującej dramatycznego przejścia od akustycznego folku do elektrycznego rocka, Blanchett została doceniona za uchwycenie nieuchwytnych i oszałamiających cech przypisywanych Dylanowi. Jej występ przyniósł jej kolejną nominację do Oscara i Złoty Glob dla najlepszej aktorki drugoplanowej.
W 2007 roku Blanchett powtórzyła swoją rolę angielskiej królowej w filmie Elżbieta: Złoty wiek, który bada polityczne bitwy Elżbiety z Hiszpanią i jej osobisty związek z Sir Walterem Raleigh; zdobyła kolejną nominację do Oscara za swój występ. Rok później wcieliła się w postać radzieckiego złoczyńcy Iriny Spalko w filmie Stevena Spielberga Indiana Jones i Królestwo Kryształowej Czaszki (2008), kolejnej odsłonie serii filmów przygodowo-akcyjnych, których bohaterem jest szalony archeolog. W 2008 roku zagrała również u boku Brada Pitta w filmie Ciekawy przypadek Benjamina Buttona, dramacie o człowieku, który starzeje się wstecz. Dwa lata później wystąpiła jako Marion Loxley w filmie Robin Hood Ridleya Scotta. W thrillerze Hanna (2011) Blanchett wcieliła się w agentkę CIA ścigającą byłego agenta i jego nastoletnią córkę, którą wyszkolił na zabójczynię. Blanchett ponownie wcieliła się w rolę Galadrieli w trylogii Hobbit – Nieoczekiwana podróż (2012), Spustoszenie Smauga (2013) i Bitwa pięciu armii (2014), wszystkie oparte na powieści Tolkiena, która poprzedziła Władcę Pierścieni. Jej rola w filmie Woody’ego Allena Blue Jasmine (2013), w którym wcieliła się w postać towarzyskiej kobiety zmagającej się z pogorszeniem sytuacji życiowej, przyniosła jej kolejne uznanie, w tym Oscara dla najlepszej aktorki. Zagrała francuską historyk sztuki i członkinię ruchu oporu w filmie The Monuments Men (2014), który sfabularyzował wysiłki aliantów zmierzające do odzyskania dzieł sztuki skradzionych przez nazistów podczas II wojny światowej.
Blanchett następnie zatopiła zęby w roli złej macochy tytułowej bohaterki w Kopciuszku (2015). W Prawdzie (2015) zagrała producentkę CBS Mary Mapes, która została zwolniona po tym, jak zakwestionowano dokładność segmentu reportera Dana Rathera na temat służby wojskowej prezydenta USA George’a W. Busha. Za rolę w dramacie Carol, w którym zagrała zamężną społeczniczkę wchodzącą w romantyczny związek z młodszą ekspedientką (Rooney Mara), otrzymała siódmą nominację do Oscara. Następnie dołączyła do zespołu Knight of Cups (2015), eksperymentalnej medytacji Terrence’a Malicka na temat Hollywood, a później wystąpiła w jego filmie Song to Song (2017), romantycznym dramacie rozgrywającym się na tle sceny muzycznej Austin w Teksasie. Również w 2017 roku Blanchett zdobyła uznanie krytyków za jej żywiołowy portret Heli, bogini śmierci, w filmie Thor: Ragnarok. W następnym roku zagrała w Ocean’s 8, kobiecym reboocie franczyzy Ocean’s Eleven z początku XXI wieku, oraz w The House with a Clock in Its Walls, adaptacji powieści fantasy dla dzieci z 1973 roku. Blanchett została następnie pochwalona za swój gościnny występ jako artystka performatywna podobna do Mariny Abramović w serialu mockumentary Documentary Now! w 2019 roku. W tym samym roku zagrała również tytułową postać w Where’d You Go, Bernadette, filmie opartym na bestsellerowej powieści. W 2020 roku Blanchett wystąpiła w miniserialu telewizyjnym Mrs. America, w którym wcieliła się w postać aktywistki Phyllis Schlafly, która sprzeciwiała się poprawce dotyczącej równych praw.