2012年，安妮·海瑟薇在商业电影的演出之路上，遇到了生平最大的机遇，她从英国导演克里斯托弗·诺兰那里争取到了《蝙蝠侠》系列中的“猫女”一角，这个亦正亦邪、香艳神秘的角色得到很多好莱坞女星的垂涎，但安妮仍然凭借个人魅力赢得了角色。为了能穿上黑色紧身衣，原本已经很苗条的安妮接受了严格的节食和健身训练，塑造出最完美的体型。《蝙蝠侠：黑暗骑士崛起》（The
Dark Knight
Rises）中，她变幻莫测，一会儿是俏丽的女佣，一会儿是优雅的贵妇，一会儿又是身手矫健的女飞贼。安妮近乎完美地诠释了这个角色，而“猫女”的各色亮丽造型更成为了当年好莱坞时尚界的风向标。[3]安妮也因此获得了第15届美国青少年选择奖最受欢迎动作电影女演员奖。
而随着百老汇名剧《悲惨世界》（Les Misérables）电影版的上映，安妮主演百老汇剧目的美梦终于成真，她在片中扮演悲情女子芳汀——她幼年时曾无数次看到母亲在舞台上表演的角色。除了要完成高难度的演唱之外，这个角色让原本身材就很纤细的她再次陷入“减肥地狱”，短短三周内又瘦了16磅，把自己变成了一把骨头，同时还因情节需要而剃短了头发，以苍老凄凉的造型示人。制片方看到全力以赴的安妮骨瘦如柴，非常担心她的健康问题，因此甚至为她每周安排一次体检——如此艰辛的付出，疯魔式的投入，最终换来了安妮·海瑟薇从影生涯中最精彩的表演之一。骨瘦如柴、几近光头、牙齿残缺的孤女芳汀形象打动了所有人，她毫无悬念地拿到第70届金球奖电影类最佳女配角奖和第85届奥斯卡金像奖最佳女配角奖，在她的冲奥史上留下了第一笔辉煌记录。