Cooper wystąpił następnie w serii uznanych filmów, które przyniosły mu nominacje do Oscara. Pierwszy z nich pojawił się w filmie „Silver Linings Playbook” (2012), przedstawiającym mężczyznę próbującego odzyskać życie po pobycie w zakładzie psychiatrycznym. Dramat wyreżyserowali David O. Russell i costarred Jennifer Lawrence, z których oboje stali się częstymi współpracownikami. Drugą nominacją Coopera do Oscara był dla najlepszego aktora drugoplanowego za rolę szalonego agenta FBI w filmie Russell ’ s American Hustle (2013), w którym wystąpił również Lawrence. W 2014 roku zagrał Chrisa Kyle ’ a, snajpera Navy SEAL, w biograficznym dramacie wojennym American Sniper w reżyserii Clinta Eastwooda, a za swoją porywającą rolę Cooper zdobył kolejny Oscar. Jego inne tytuły z 2014 roku to Guardians of the Galaxy, w którym użyczył głosu komputerowo animowanej postaci Rocket; powtórzył rolę w sequelu (2017) i w Avengers: Infinity War (2018). W 2015 roku zagrał w serii filmów, w szczególności Burnt, o kucharzu szukającym odkupienia i Joy, w których ponownie zagrał z Russellem i Lawrence ’ em.

chociaż Cooper skupił się głównie na pracy filmowej, w latach 2014-2015 zagrał poważnie oszpeconego Josepha Merricka w broadwayowskim odrodzeniu człowieka słonia Bernarda Pomerance ’ a. Jego brawurowy występ w tej trudnej fizycznie roli przyniósł mu nominację do Nagrody Tony. Cooper kontynuował produkcję, gdy przeniósł się do Londynu w maju 2015 roku. W tym samym roku ponownie zagrał swoją rolę (choć jako młodsza wersja jego postaci z filmu z 2001 roku) w Wet Hot American Summer, ośmioodcinkowym serialu na Netflix. W 2016 dołączył do obsady horroru 10 Cloverfield Lane.