Éxito internacional, 2001

zAunque es muy apreciada por su capacidad actoral, las películas de Angelina Jolie hasta la fecha no habían tenido un éxito taquillero demasiado alto, pero el estreno de Lara Croft: Tomb Raider en 2001 hizo de ella una estrella internacional. En esta adaptación del popular videojuego "Tomb Raider", Jolie estuvo obligada a tener un acento británico y a someterse a clases de artes marciales para poder desempeñar el papel de Lara Croft. Fue elogiada en general por su desempeño físico, pero la película le generó comentarios negativos. Slant Magazine comentó: «Angelina Jolie nació para actuar; en la película nos muestra una faceta de jugadora, la película no está enfocada al juego y a su esencia como debería, nada más».³²​ La película fue un gran éxito taquillero, y llegó a reunir un promedio de 270 millones de dólares a nivel mundial.³³​ Ese mismo año, Jolie protagonizó junto a Antonio Banderas la película Pecado original, basada en la novela de Cornell Woolrich. La película fue un gran fracaso crítico; The New York Times señaló: «La película se sumerge, igual que el escote de Angelina Jolie».³⁴​

En 2002 interpretó a “Lanie Kerrigan” en Siete días y una vida, película acerca de una ambiciosa reportera de televisión que morirá en una semana. La película fue mal recibida por los críticos, aunque la actuación de Jolie recibió comentarios positivos. Paul Clinton, de CNN, escribió: «Jolie hace un excelente papel. A pesar de algunos de los puntos de la trama absurda en medio de la película, esta ganadora del Óscar es muy creíble en su camino hacia el descubrimiento de sí misma y del verdadero significado de la vida plena».³⁵​

Jolie vuelve a interpretar a “Lara Croft”, esta vez en la secuela titulada Lara Croft Tomb Raider: La cuna de la vida (2003). No fue lucrativa como la antecesora, pero logró recaudar 156 millones de dólares en taquilla.³⁶​ Ese mismo año, protagonizó Amar peligrosamente, una película sobre los trabajos humanitarios en África. La película obtuvo críticas negativas y no le fue muy bien financieramente. Los Angeles Times escribió:

Jolie protagonizó, junto con Ethan Hawke, la película Vidas Ajenas (2004), en el papel de Illeana Scott, agente del FBI que viaja a Montreal para ayudar a resolver un crimen y termina persiguiendo a un asesino en serie. La película recibió diversos comentarios y The Hollywood Reporter llegó a la conclusión de que "Angelina Jolie tiene un papel en el cual se siente como algo que ya ha hecho, y lo hace inconfundible al añadir un toque de emoción y glamour."³⁸​ Ese mismo año, hizo la voz de “Lola” un pez ángel para la película de Dreamworks El espantatiburones; el elenco incluía a Will Smith, Renée Zellweger y Robert De Niro. En ese mismo año, Jolie formó parte del elenco de la película Alejandro Magno, de Oliver Stone, donde desempeñó el papel de “Olimpia”, madre de Alejandro. La película tuvo una mala aceptación del público, al no gustar el enfoque que Stone le da a la bisexualidad de Alejandro Magno,³⁹​ pero internacionalmente logró ingresos de 139 millones de dólares.⁴⁰​

En 2005 Jolie solo hizo una película, la comedia de acción titulada Sr. y Sra. Smith, que fue su mayor éxito comercial y reunió un promedio de 470 millones de dólares mundialmente.⁴¹​ La película, dirigida por Doug Liman, cuenta la historia de un matrimonio aburrido en el que ninguno de los dos sabe que el otro es un detective secreto. Jolie interpreta a “Jane Smith”. La película, en general, fue bien recibida y se elogió mucho la "química" de los dos protagonistas. The Star Tribune señaló:

En 2006, Jolie apareció en la película de Robert De Niro, El buen pastor, película sobre los inicios de la CIA, de cómo se ha visto a través de los ojos de “Edward Wilson”, interpretado por Matt Damon. El papel de Jolie era el de “Margaret Russell”, la esposa descuidada de “Wilson”. La película recibió críticas mixtas: según el Chicago Tribune, «la edad de Jolie es convincente para el papel, y veo que no se preocupa de cómo su carácter frágil viene de una simpatía audaz».

Jolie debutó como directora con el documental A Place in Time,de 2007, que trata sobre cómo es la vida en 27 ubicaciones diferentes del mundo en solo una semana; los compañeros y actores que trabajaron con Jolie en este proyecto fueron: Jude Law, Hilary Swank, Colin Farrell y Jonny Lee Miller. El documental está destinado para ser distribuido a través de la National Education Association, principalmente en la educación secundaria.⁴⁴​ Jolie protagonizó la película A Mighty Heart, sobre el secuestro y asesinato del reportero de The Wall Street Journal Daniel Pearl en Pakistán. Tuvo su estreno en el Festival de Cannes. The Hollywood Reporter dice que su actuación es "medida, con respeto y con agarre firme."⁴⁵​ La película le otorgó a Jolie su cuarta nominación al Globo de Oro y su tercera nominación a los Premios del Sindicato de Actores. Ese mismo año, Jolie apareció en la épica cinta de animación Beowulf, basada en el poema inglés del mismo nombre, dirigida por Robert Zemeckis. En este filme la actriz interpretó a la madre del monstruo Grendel, mediante la técnica de captura de movimiento.

Jolie apareció en la película de acción Wanted, (2008), adaptación de una novela gráfica de Mark Millar. También prestó su voz para la película de Dreamworks, Kung Fu Panda.⁴⁶​ Su último gran proyecto es Changeling (El intercambio), de Clint Eastwood, película de drama rodada en diciembre de 2007 que le valió una candidatura al Óscar a la mejor actriz.⁴⁷​

En 2009, Jolie filmó la cinta de acción, Salt , cuyo papel protagónico antes estaba estimado para el actor Tom Cruise. El rodaje tuvo lugar en Nueva York y Washington D. C., la actriz tuvo una pequeña lesión en la cabeza, que no impidió la detención del rodaje. La actriz interpreta una agente de la CIA, acusada de ser una espía rusa, su estreno fue el 23 de julio de 2010.⁴⁸​ En el 2010, Jolie intervino en el documental, "El viaje de Jane" que narra la vida de la naturista inglesa Jane Goodall.

El 11 de junio de 2010 se confirmó que Jolie protagonizaría a Cleopatra en una nueva versión titulada Cleopatra: A Life, película que está basada en el libro de Stacy Schiff y con guion escrito por Eric Roth.

También en 2010 protagonizó The Tourist junto con Johnny Depp, dirigida por el director ganador de un Óscar Florian Henckel von Donnersmarck. Roger Ebert escribió que «Jolie interpreta su papel de mujer fatal con una sensualidad directa y abrumadora». El Daily Star la llamó "chisporroteante sirena"⁴⁹​ mientras que el blog "unblogdepelícula" comenta que «[...] parecía que no actuaban, podía imaginar que son así en la vida real y que las cámaras simplemente captaban su día a día».⁵⁰​ Por su trabajo en el filme, Angelina ganó un Teen Choice Award y fue nominada tanto a un Globo de Oro como a un People's Choice Award. "The Tourist"" ingresó un total de 278 346 189$ en taquilla en todo el mundo, la cuarta mejor película de su carrera, y consolidó a la actriz como la mayor estrella femenina mundial.

Vanity Fair publicó la lista de las Top 40 celebridades de Hollywood con más ingresos a lo largo de 2010. Jolie fue clasificada vigésimo primera en la lista, con unas ganancias estimadas en 23.5 millones de dólares norteamericanos por sus películas.⁵¹​

Influenciada por sus experiencias como embajadora de Naciones Unidas, en 2011, Angelina Jolie estrenó su primera película como directora, In the Land of Blood and Honey (de la cual también fue guionista), ambientada en la Guerra de Bosnia, y que narra la influencia de los trágicos sucesos acaecidos durante el conflicto en el país sobre la historia de amor de una pareja formada por una mujer bosnia musulmana y un hombre serbio.⁵²​

Tras ausentarse tres años y medio en pantalla reaparece protagonizando la película Maléfica (2014) una versión de la película de La Bella Durmiente (1959) la cual llegó a recaudar alrededor de 758 millones de dólares convirtiéndose en la cuarta película más taquillera del año y con la cual Angelina ha ganado más dinero.

Angelina Jolie completó su segunda aventura como directora con la película Invencible (2014) que narra la historia real de Louis Zamperini, exestrella olímpica que sobrevivió a un accidente de aviación en el Pacífico y que fue capturado por los japoneses convirtiéndolo en prisionero de guerra. Esta película tuvo 3 nominaciones a los Óscars incluyendo mejor fotografía.

En 2013, durante nueve semanas se somete a una doble mastectomía, ante el elevado riesgo de padecer cáncer de mama que le comunicaron.⁵³​ Casi inmediatamente anunció que también pensaba extirparse los ovarios,⁵⁴​ lo que hizo finalmente en marzo de 2015