2010年，1月份参演冯小宁执导的电影《黄河绝恋》饰演黑子、凭此片夺得第23届大众电影百花奖最佳故事片 、以及第06届中国电影华表奖优秀故事片奖。《黄河绝恋》以其精彩的故事、真切的情节以及凝重的画面，至今令观众回味无穷。据悉，《黄河绝恋》当年在美国展映时，受到了美国电影协会主席杰克·瓦伦蒂的高度评价，称之为“天才之作”，中国人民面对残暴的日本法西斯所表现出的顽强、勇敢和善良深深打动了很多人。宁静扮演的卫生员“安洁”、王新军扮演的“黑子”以不同的魅力感染了无数观众。也正是由这个血性军人“黑子”开始，众多的观众记住了王新军的名字。《黄河绝恋》是王新军早期的一部作品，在片中扮演的同样是一名军人，出色的演技令他锋芒毕露。这虽然是一部战争题材的影片，但片中对人物的刻画十分细腻。王新军对人物细致入微地刻画恰到好处，“黑子”奋战到生命最后一刻的镜头，永远定格在观众的记忆里。王新军塑造的军人角色可以说数不胜数，但《黄河绝恋》中的“黑子”堪称经典。

2010年合作刘德华、张震等参演电影《建党伟业》，在片中饰演许崇智。虽然正在外地拍戏，但为了此片的拍摄也远道而来。拍摄现场王新军、刘德华置身冬季大衣紧裹，场上大雪纷纷，场下大汗淋漓。虽然影棚中温度高达四十余度，但刘德华、王新军仍旧认真演绎没有丝毫懈怠。2011年5月份参演由刘光执导的翻拍80年代经典电视剧《乌龙山剿匪记》饰演营长。6月份参演王响伟执导的全新抗日传奇大剧《独立纵队》饰演孟云霄。10份参演导演高希希执导的《楚汉传奇》饰演彭越。2012年，3月份参演《五星红旗迎风飘扬2》饰演王进喜。参演张汉杰执导的《石光荣的战火青春》饰演胡刚。5月份与文清合作参演张轩南执导的大型都市情感大剧《七年之痒》饰演苏逸轩。8月份参演王响伟执导的长篇历史武侠剧《武松》饰演方腊。