2009年，获得叱咤乐坛流行榜颁奖典礼“叱咤乐坛生力军女歌手金奖”。5月5日，赴美国洛杉矶为第二张个人专辑《18…》录音，并于10月27日发行。专辑推出后，获得IFPI香港唱片销量大奖颁奖礼2009“十大销量广东唱片”和“十大销量本地歌手”奖 。11月20日至22日 ，在九龙湾国际展贸中心举行三场《G.E.M. 18 LIVE 2009》演唱会。同年12月，赴加拿大多伦多举行首个海外音乐会。
2010年4月7日，到台湾进行为期10天的宣传，并于5月14日推出个人专辑《18…》台湾版。6月27日，《18…》在内地发行。7月30日，与Mr.举行“拉阔擂台音乐会”。10月28日，推出第三张音乐专辑《My Secret》，11月1日，推出限量纪念版《MySecret Box Set》 。该专辑推出后，获得IFPI香港唱片销量大奖2010“十大销量广东唱片”、IFPI香港唱片销量大奖2011“十大销量国语唱片” 、新城国语力颁奖礼2011“ 新城国语力最受欢迎专辑”等奖项。
2011年，年仅19岁的邓紫棋在香港红馆举办5场个人演唱会，在澳门、广东、澳洲、温哥华、多伦多、美国内华达州里诺等地举办了“G.E.M. Get Everybody Moving”世界巡回演唱会。
2012年3月，邓紫棋代表中国香港，与日本歌手阳光直人、台湾歌手唐禹哲在亚洲博览馆举行以“亚洲三角”为主题的《ASIA MUSIC CONNECTION 2012》，在日本、中国台湾和中国香港举办巡回演唱会。4月，正式开始广东巡回音乐会之旅 。6月27日，邓参与iTunes Live@Hong Kong，与Jason Mraz及方大同同台演出。在排练过程当中Jason建议G.E.M.为《Lucky》重新编曲及填词，把歌词改成中文，让他们这首合唱歌变成独一无二的版本。7月5日，推出第四张音乐专辑《Xposed》，邓紫棋凭此辑获得2012年度IFPI香港唱片销量大奖“全年最高销量国语唱片”及“全年最高销量本地女歌手”等四项大奖，并入围了第24届金曲奖最佳国语女歌手。10月27日，邓的YouTube Channel——（GEMblog）观看量突破6000万。11月19日，她首个官方手机应用程式正式发布。
2013年3月，推出首张个人精选辑《The Best Of G.E.M. 2008-2012》，翌年于参加《我是歌手》期间推出内地版本，首月销量冲破十万张 。同年开启《G.E.M.X.X.X. Live世界巡回演唱会》，4月在红馆完成一连五场香港站个人演唱会后，邓紫棋到奥地利等十个国家游学，9月举办广州站演唱会。10月，推出个人现场创作《LIVE Piano Session》，当中包括原创作品《偶尔》和《我的秘密》，以及重唱苏芮旧作《是否》。10月，获得全球华语歌曲榜颁奖典礼“年度最受欢迎20大金曲”以及“最受欢迎创作歌手”两奖 。11月26日，推出G.E.M. X.X.X. Live演唱会DVD。
2014年初，参赛《我是歌手第二季》，常规赛获得4冠5亚，并于4月夺得总决赛亚军 。3月3日，成为facebook首位突破100万Likes的香港艺人 。3月31日，获得在洛杉矶举行的第27届儿童选择大奖颁奖礼（Kids’ Choice Awards，KCA）“最受欢迎亚洲艺人大奖” 。5月1日至3日，在澳门金光综艺馆举办三场个人演唱会。5月4日，2014福布斯中国名人榜发布，邓紫棋首次进榜，并列在第91位 。5月16日、17日，在北京万事达中心举办两场个人演唱会。6月28日，在深圳举办个人演唱会，演出场地由深圳湾体育馆升级到三万人坐席的深圳湾体育场，门票依然提前一个月售罄 。7月4日至6日，在上海梅赛德斯－奔驰文化中心举办三场个人演唱会 。7月10日，献唱由韩寒首次执导的电影《后会无期》同名主题歌。7月11日、12日，在杭州黄龙体育馆举办两场个人演唱会，成为杭州演出史上首位临时加场歌手 。8月11日，在奥克兰开唱，未满23岁便完成50场个人演唱会。8月28日，成为首位Youtube Channel播放破亿的华人歌手。10月17日至19日，在广州国际体育演艺中心举办三场个人演唱会。9月30日，成为XCOR（环宇亚洲）的首位全球华人形象大使，10月底，作为即将登上太空的首位华人明星，前往荷兰阿姆斯特丹进行太空训练 。12月10日，邓紫棋的蜡像入驻香港杜莎夫人蜡像馆， 成为蜡像入驻该馆年龄最小的艺人。2014年5月份至2014年底，邓紫棋总共举办了35场个人演唱会。
2015年1月14日至18日，在香港红磡体育馆举办5场个人演唱会。1月23日至24日，在马来西亚吉隆坡举办两场个人演唱会。1月30日至2月1日，在新加坡举办3场个人演唱会。2月18日，参加2015年中央电视台春节联欢晚会， 自弹自唱其自创的歌曲《多远都要在一起》 。3月12日，首度在台北小巨蛋体育馆举办个人演唱会，此前本场演唱会门票在4个小时内售罄。北美时间4月21日，在洛杉矶举行发布会，宣布与美国演唱会娱乐公司Live Nation合作，将于2015年11月3日起，在美国、加拿大、欧洲重要城市举行邓紫棋北美及欧洲巡回演唱会。5月12日，2015福布斯中国名人榜发布，邓紫棋再度上榜，综合排名上升第11位。5月，美国Billboard开设首个亚洲网络电台Billboard Radio China，邓紫棋参加节目Big Interview成为首位访谈嘉宾。5月23日，在上海八万人体育场举办个人演唱会。 8月1日，在北京工人体育场完成《G.E.M. X.X.X. LIVE世界巡回演唱会》中国巡演终点站。亦首次采用全程全网现场直播方式，吸引48万观众在线付费观看。此轮巡演到此已完成64场，打破此前华语乐坛女歌手单次巡演59场的记录 。8月7日，确认将联同艾薇儿·拉维尼、阿什丽·提斯代尔及黛米·洛瓦托一起为好莱坞卡通音乐电影《Charming》配音 。8月15日，受邀担任中国好声音第四季梦想导师。当地时间8月31日，邓紫棋受瑞士TAG Heuer泰格豪雅总部邀请，在瑞士阿尔卑斯山脉少女峰举办音乐会，成为首位在瑞士阿尔卑斯山少女峰公开表演的中国音乐人。10月23日至24日，重返马来西亚举办两个个人演唱会 。10月29日，在北京正乙祠举办个人第五张专辑《新的心跳》发布会，宣布将于11月6日发行第一张华语录音室专辑，该专辑十首歌由邓紫棋包办全部的词曲创作，并都有MV，是其首张视听专辑。整场发布会由邓独自主持完成；2015年11月3日，邓紫棋美欧巡演在加拿大温哥华Pacific Coliseum开唱。11月6-7号，邓紫棋分别在美国加州圣何塞SAP Center和洛杉矶The Forum场馆开唱，并成为在The Forum开唱的首位华人歌手 。11月11日，邓紫棋于加拿大多伦多Air Canada Centre继续巡演，同时筹得善款后探访中侨互助会养老院帮助华侨老人 。11月15日，邓紫棋在泰勒、滚石曾举行纽约演唱会的Prudential Center开唱。11月18日在芝加哥举行演唱会后，2015年11月22日，《G.E.M.X.X.X.Live世界巡回演唱会》最终站在英国伦敦温布利体育馆进行 。2015年11月，邓紫棋入选新华网报道的网友投票评选出“中国90后10大影响力人物”，名列第六；同年12月5日，参加了第九届音乐盛典咪咕汇。12月26日，邓紫棋获得Billboard Radio China 年度艺人称号 。2015年12月31日，邓紫棋出席湖南卫视跨年演唱会，演唱《北京北京》等三首歌曲。
2016年1月5日，美国《福布斯》杂志公布2016年度“全球30岁以下最具潜力30名杰出音乐人”排行榜，邓紫棋成为亚洲地区唯一入选人士。 2月26日，《福布斯》公布“亚洲30岁以下30大最具潜力文体明星”榜单，邓紫棋为榜单中唯一中国歌手。3月至4月邓紫棋凭专辑《新的心跳》第6届全球流行音乐金榜年度最佳女歌手、第2届酷音乐亚洲盛典年度最佳歌手（港台）等15个奖项。5月9日至23日期间，邓紫棋再次推出现场钢琴录音系列《Live Piano Session Ⅱ》，其中包括个人创作的新作品《给你的歌》、《画》以及重新用钢琴演绎摇滚旋律的《再见》。5月27日至30日，邓紫棋应TAG Heuer泰格豪雅之邀，以全球品牌大使身份出席2016年F1摩纳哥大奖赛，在摩纳哥驻华大使凯瑟琳·福特里埃女士（Catherine Fautrier）的陪同下参观了摩纳哥王宫。并为红牛车队助阵，参与了泰格豪雅新品发布会，现场弹唱《If I Ain’t Got You》等歌曲；7月6日，邓紫棋作为鸟叔战队的“秘密武器”加盟由微鲸VR和灿星制作联合出品的中国首档EDM电子音乐真人秀《盖世英雄》；7月11日，“世界杰出华人青年大奖颁奖典礼”在香港举行，邓紫棋身着白色礼服出现，作为唯一一位歌手演艺人身份和各领域优秀人士一起获得“世界杰出华人青年大奖”；同年7月邓紫棋还推出三首EDM电音风格的歌曲，均是来自综艺节目《盖世英雄》中歌手竞技环节的翻唱歌曲，其中《红蔷薇白玫瑰》翻唱自BIGBANG太阳的歌曲《眼鼻嘴》，邓紫棋重新填词献唱，另一首《喜欢你（EDM Mix）》则是改编自BEYOND经典歌曲，由PSY（鸟叔）操刀编曲，G.E.M.邓紫棋重新演绎的一首EDM Mix全新版本，亦是邓紫棋首次与韩国团队跨国合作的作品以及《夜空中最亮的星》则是典型的“邓式”改编，以电子舞曲的方式诠释了这首走心且动人的歌曲，邓紫棋性感又真实的嗓音更是赋予这首歌新的魅力；9月30日，G.E.M邓紫棋《25LOOKS》写真集正式发行，内附的迷你专辑也于各大音乐平台同步上线，里面收录了《泡沫》、《瞬间》、《再见》、《多远都要在一起》四首歌曲的REMIX版本，利用动感的鼓点和魔幻的电音，重新演绎经典曲目，带来新的视听惊喜；11月11日，G.E.M.邓紫棋亮相“双十一狂欢夜”，演唱电音版《再见》燃起晚会火爆气氛；11月30日，邓紫棋与多位明星合作录制的2016年世界艾滋病日公益歌曲《瞳孔里的太阳》上线首发；12月2日，邓紫棋以29644733票摘得第十届音乐盛典咪咕汇最佳人气女歌手奖；12月30日，由邓紫棋创作并演唱的科幻冒险电影《太空旅客》中国区主题曲《光年之外》正式发行；12月31日，出席2017湖南卫视跨年演唱会，演唱《光年之外》，《夜空中最亮的星》两首歌曲。
2017年1月6日，作为邓紫棋大银幕处女作的青春励志电影《一路逆风》全国上映，影片围绕邓紫棋出道10年，讲述了一个深受90后观众欢迎的年轻音乐人，如何在网络时代从一鸣惊人到走向巅峰，再从低谷的绝望到一路逆风飞扬 ；1月21日，第12届KKBOX风云榜在台北小巨蛋举行，邓紫棋身穿纯白细肩带连身裤，演唱歌曲《泡沫》、《光年之外》两首歌曲，并在当晚获得年度风云歌手奖；1月27日，邓紫棋在央视鸡年春节联欢晚会广西分会场上，与张信哲、黄婉秋共同演唱歌曲《歌从漓江来》；4月，邓紫棋《Queen of Hearts》个人第三场世界巡回演唱会正式启动；5月，为电视剧《上古情歌》献唱片尾曲《桃花诺》 ；6月，为电视剧《楚乔传》献唱片尾曲《心之焰》 。8月9日，获得2017华语金曲奖“年度艺人”、“我最喜爱的女歌手（香港）”、“全国传媒联合推介歌手”，同时她的歌曲《光年之外》获得“十大华语金曲” 。12月11日，邓紫棋歌曲《光年之外》荣获Billboard Radio China 2017年度华语十大金曲奖。
2018年5月，邓紫棋以唯一女制作人身份正式宣布加盟《中国新说唱》。6月25日，为电影《阿修罗》献唱主题曲《爱如意》。
