2016年，友情出演的都市家庭情感剧《小别离》播出，陈数在剧中饰演男主角方圆的初恋“陈洁”，这也是她与老搭档黄磊的第三次合作 ；9月13日，出演的古装神话剧《朝歌》开机，陈数饰演端正大气的“女娲” 。
2017年，与鹿晗、古力娜扎、吴倩等共同出演的古装玄幻剧《择天记》播出 ，陈数在剧中饰演拥有凤凰血脉的一代女王“天海圣后” ；9月，领衔主演的话剧《海上夫人》在上海首演 。
2018年1月25日，与雷佳音、李光洁领衔主演的谍战剧《和平饭店》首播，陈数在剧中饰演高级侦缉专家“陈佳影”， 这是陈数演艺生涯中又一个里程碑式的角色，也是她时隔多年之后，再度成功挑战谍战题材，最后凭借该剧获得第24届华鼎奖中国百强电视剧最佳女主角； 5月23日，陈数凭借话剧《海上夫人》获得2018壹戏剧大赏年度最佳女演员。
2019年1月5日，友情出演的都市职场情感剧《幕后之王》播出 ；11月，参演的由李骏执导的电影《长安道》上映，陈数在其中饰演林白玉 ；9月，在刘伟强执导的电影《中国机长》中出演民航家属 。11月，在综艺节目《故事里的中国》中，与刘烨领衔舞台表演《烈火中永生》，饰演江姐 ；12月22日，凭借电影《长安道》获得第11届澳门国际电影节最佳女配角奖 。
2020年2月18日，参演的电视剧《完美关系》播出，陈数在剧中饰演斯黛拉 。5月26日，由何念执导、童瑶主演的电视剧《谁说我结不了婚》登陆爱奇艺 。8月6日，出席抗疫题材电视剧《在一起》的发布会，该剧10月正式播出 。
9月17日，出演的抗疫题材电视系列剧《最美逆行者》登陆中央电视台综合频道 。10月1日，电影《我和我的家乡》上映，其参演《最后一课》单元 。10月20日，由中国视协演员工作委员会主办的第七届“中国电视好演员”网络投票结果公布，陈数获得中国电视好演员优秀演员（蓝组女演员） 。10月24日，参加中央广播电视总台《英雄儿女——纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年文艺晚会》，和刘劲、徐涛、王学圻、李光洁、温玉娟、张凯丽、江疏影等文艺工作者朗诵《和平的天空》。 10月28日，获得第三届初心榜颁“2020年度青年榜样奖” 。
2021年1月1日，获得安徽卫视 2020《国剧盛典》年度实力女演员 。9月17日，主演的年度灾难电影《风暴》上映，陈数饰演女主角丁雅珺 ，成为 2021 年中秋档票房冠军影片 ，为了演这部电影，陈数做了大量的案头工作，深入中铁建人的生活。 12月28日，荣获 2021 凤凰网时尚之选年度质感演员 。12月29日，中国电视艺术家协会演员工作委员会换届工作会议在北京召开，陈数任中国电视艺术家协会第三届演员工作委员会副会长 。
2022年8月1日，主演的都市情感剧《第二次拥抱》播出，饰演女一号方原 。
2023年1月21日，参加《古韵新声春节》。 5月31日，参演的电视剧《白色城堡》播出。 7月9日，领衔主演的电视剧《消失的十一层》播出， 陈数这次一改以往角色类型，在剧