En 2016, Ryu protagonizó la película de crecimiento One Way Trip y el thriller criminal No Tomorrow.

Ese mismo año, interpretó su primer papel protagonista en la comedia romántica Lucky Romance, junto a Hwang Jung-eum.

En 2017, Ryu apareció en el drama político The King, junto a Jo In-sung y Jung Woo-sung, que se convirtió en la séptima película surcoreana con mayores ingresos del año y por la cual ganó el premio al Mejor Actor Nuevo en Cine en los 53º Premios Baeksang Arts.

[15]​[16]​ Ese mismo año, participó en el biopic A Taxi Driver con los Song Kang-ho y Yoo Hae-jin,[17]​ que se convirtió en la película coreana más taquillera del año y la duodécima película surcoreana con mayores ingresos en la historia.

[18]​ Ryu también apareció en el thriller legal Heart Blackened, junto a Choi Min-sik y Park Shin-hye.

En noviembre, Ryu protagonizó la película histórico-thriller The Night Owl, volviendo a reunirse con Yoo Hae-jin.

En realidad, las dos partes se habían rodado al mismo tiempo, pero la segunda entrega requirió un largo período de posproducción.