También interpretó al antagonista en Mission: Impossible – Fallout (2018), que se convirtió en un éxito en crítica y taquilla.

[10]​[11]​ Posteriormente obtuvo papeles menores en las series The Inspector Lynley Mysteries (2002), Midsomer Murders (2003) y la película para la televisión Goodbye, Mr.

[8]​[12]​ A esto le siguieron otras colaboraciones en películas como Hellraiser: Hellworld (2005), Red Riding Hood (2006) y Tristan & Isolda (2006), los cuales no tuvieron una buena respuesta por parte de la crítica.

[13]​ Más tarde, apareció en un papel secundario en Stardust (2007), película que recibió reseñas positivas y logró 137 millones en taquilla.

[14]​[15]​[16]​ En 2005, Cavill estuvo en la elección final para el papel de James Bond en Casino Royale (2006).

[19]​ Cavill participó en la serie durante sus primeras cuatro temporadas hasta 2010 y dicho papel lo hizo ganar reconocimiento fuera del Reino Unido.

Sin embargo, McG se retiró del proyecto y la dirección fue tomada por Bryan Singer, quien reconsideró a Brandon Routh como protagonista en Superman Returns (2006).

[27]​ La película, aunque obtuvo malas críticas, se convirtió en su primer éxito en taquilla tras recaudar 227 millones.

[13]​ Al año siguiente, repitió su papel como Superman en Justice League (2017), la cual también fue duramente criticada y, pese a haber recaudado 657.9 millones en taquilla, se le consideró un fracaso en taquilla por haberle generado pérdidas económicas al estudio.

[52]​ Asimismo, la serie se convirtió en un gran éxito en la plataforma, tras haber sido vista por 76 millones de personas en su primer mes; en su lista anual, Netflix reportó que fue la segunda serie más vista de la plataforma en 2019, solo superada por Stranger Things.

[57]​[58]​ Si bien la mayoría del elenco grabó nuevas escenas para la cinta, Cavill no pudo participar en el rodaje a causa de su compromiso con la segunda temporada de The Witcher, por lo que para Superman se utilizaron las escenas que Snyder había grabado en 2017 antes de retirarse del proyecto y que no se incluyeron en la versión estrenada en cines.

[63]​[64]​ Debido a su atractivo físico, Cavill es considerado un símbolo sexual y su sentido de la moda ha sido destacado por varios medios.

[71]​ Por otra parte, Cavill ha apoyado a numerosas fundaciones de caridad, especialmente aquellas que buscan conservar la fauna en el Reino Unido.

[72]​ También participó en una escalada al Peñón de Gibraltar para recaudar dinero en apoyo a los Royal Marines; aproximadamente 30 mil dólares se recogieron durante el evento.

[77]​[78]​ En septiembre conoció a Gina Carano e hicieron oficial su noviazgo al pasar juntos por la alfombra roja del Critics 'Choice Awards 2013.