2010年，主演在以中国式Hip-Hop嘻哈街舞文化为背景的电影《炫舞青春》。之后经过几轮试戏，王梓桐成为周晓文导演的文艺电影《百合》的女主角，凭借在片中饰演的19岁单亲妈妈百合提名第19届北京大学生电影节最佳女主角，该影片在第十四届电影华表奖中获优秀数字电影奖。

2011年，参与于荣光、吕丽萍主演的军旅题材剧《从将军到士兵》。

2012年，在郭方宏执导的“温柔系列剧”的第四部《真爱背后》中饰演舞者李丹丹。9月在开机拍摄的年代情感剧《娘心》中饰演方彪的女儿方怡。

2013年，参演新西兰导演西蒙执导的电影《风中的诺言》。9月29日参演的喜剧电影《一路顺疯》上映。12月在李京执导的谍战剧《绝路逢生》中饰演雪雁。同年在法国导演查理·德莫执导的电影《画框女人》中饰演南方嫔妃。同年参演丁黑执导的《大秦帝国》系列电视剧的第三部《大秦帝国之崛起》。

2014年3月，与李卓霖、徐铭悦联合出演近代革命剧《狐影》饰演赴湘西抗战的“热血学生军团”女生朱莉娜。4月25日出演的3D动作科幻喜剧电影《冰封：重生之门》在中国内地上映。6月6日参与吴宇森监制，梁柏坚执导的青春励志电影《激浪青春》上映，在电影中出演女游泳队员玉米。

2015年5月25日，出演来赫、张睿联合执导的刑侦剧《刑警队长》在江苏卫视、重庆卫视播出；在王德庆执导的抗战剧《黑狐之风影》中饰演专攻情报破译的革命战士赵婧。

2016年，担纲主演的电视剧《狐影》作为四川卫视开年代戏与观众见面。

2017年4月，王梓桐随着电影《不成问题的问题》剧组参加北京国际电影节闭幕式。同年在张东东执导的抗战剧《浴血十四年》中饰演从小在部队长大的旅长千金周凌霄。

2019年9月26日，主演的电视剧《国家孩子》在中央电视台电视剧频道首播。