2015年6月9日，与李易峰搭档主演的言情奇幻网络剧《我是你的喋喋phone》在腾讯视频上线，在剧中梁婧娴饰演一直暗恋学长却表白未遂的宅女小树；该剧上线4天，点击量突破1400万。之后，主演时尚都市爱情片《遇见下一个你》，在片中饰演商重的女儿，与韩朵朵是闺蜜；此外，该片是梁婧娴个人首部电影。11月16日，参加了电影《遇见下一个你》明星见面会。之后，参演根据萧鼎小说《诛仙》改编的古装玄幻电视剧《青云志》，在剧中饰演低调沉稳的燕虹一角，并首次尝试武打戏 。

2016年7月，在古装宫廷剧《大唐荣耀》中，梁婧娴饰演性格孤僻、城府颇深的广平王府副总管何灵依。

2017年2月，参演连奕名执导的古装历史剧《天下长安》，在剧中饰演齐王的王妃杨蕤；4月，在古装宫廷剧《大唐荣耀Ⅱ》中继续饰演何灵依；同年，与任嘉伦、颖儿合作主演热血谍战剧《秋蝉》，在剧中饰演美艳绝伦、擅长易容术的德军统驻香港站少尉军官薛萍。

2018年2月8日，由唐人影视出品的古装宫廷玄幻剧《柜中美人》登陆优酷，梁婧娴在剧中饰演朝廷女官全臻颖，一直深爱着李玉溪。3月4日，由刘烨和林依晨主演的都市情感剧《老男孩》在湖南卫视首播，梁婧娴所饰演的王珊是个看似楚楚可怜的女孩，但违背了道德，爱上了林小欧的男朋友。9月，与赵樱子、成毅、韩栋等人联袂出演了古装女性宫廷剧《长安诺》在剧中饰演凌蓁儿。

2019年2月14日，主演的根据同名韩国电视剧改编的都市情感电影《蓝色生死恋》在全国上映。

2020年1月16日，根据古龙同名小说改编的古装武侠剧《绝代双骄》在中央电视台电视剧频道播出，梁婧娴在剧中饰演铁心兰，与江小鱼相识相知，后又成为“无缺公子”花无缺爱之若命的女子，是“双骄”心中最难忘怀的女人。