Pada 2012, Lawrence berperan sebagai Katniss Everdeen dalam film The Hunger Games,berdasarkan novel terlaris dengan judul yang sama oleh Suzanne Collins. Meskipun menjadi penggemar buku, Lawrence mengambil tiga hari untuk menerima peran karena dia awalnya terintimidasi oleh ukuran film itu dan bagaimana mungkin mempengaruhi kariernya.[35][36] Dia menjalani pelatihan yang ekstensif untuk mendapatkan bentuk untuk peran ini, termasuk pelatihan aksi, panahan, batu dan memanjat pohon, tempur, berlari, parkour, pilates, dan yoga.[37][38] Film ini dirilis pada 23 Maret 2012, dan membuat rekor pembukaan terbesar ketiga untuk akhir pekan, membuat rekor $ 152.500.000 dalam tiga hari untuk film non-sekuel.[39] Keberhasilan The Hunger Games, dan Lawrence sebagai Katniss, memecahkan sifat sentris laki-laki di film aksi – sebelum The Hunger Games, di antara “Top 200 box-office di seluruh dunia yang pernah terjadi ($ 350 juta ke atas), tidak satu pun yang telah dibangun di sekitar bintang laga perempuan.”[40] Forbes menyatakan “Tidak ada orang yang telah melihat The Hunger Games akan mempertanyakan kemampuan Jennifer Lawrence untuk memerankan bintang laga.”[41] Meskipun film ini umumnya memperoleh tanggapan positif, Peran Lawrence untuk Katniss Everdeen adalah yang paling sangat dipuji, dengan Todd McCarthy dari The Hollywood Reporter mengatakan Lawrence mewujudkan Katniss, “seperti yang dibayangkan dia dari novel” dan “jangkar ” seluruh film “dengan gravitasi mengesankan dan kehadiran”, akhirnya memanggilnya “layar aktris yang ideal.”[42] Kenneth Turan dari Los Angeles Times menyatakan bahwa Lawrence adalah “mungkin pemain terbaik sebagai Katniss dan merupakan faktor kunci dalam membuat ‘Hunger Games’ merupakan hiburan populer dengan narasi drive yang kuat yang memegang perhatian kita.”[43] kritikus film Chicago Sun-Times Roger Ebert juga sepakat bahwa “Lawrence kuat dan meyakinkan dalam peran sentral.”[44]
Pada Oktober 2012, Lawrence diumumkan sebagai wajah baru Dior.[45] Bulan berikutnya, ia memerankan Tiffany Maxwell dalam film David O. Russell Silver Linings Playbook, adaptasi dari novel dengan judul yang sama oleh Matthew Quick, bersama Bradley Cooper dan Robert De Niro.[46] Dia menerima pujian kritis luas untuk penampilannya dalam film, dengan Richard Corliss dari Time menulis, “Alasan untuk tinggal adalah Lawrence. Hanya 21 film ketika diproduksi, Lawrence adalah bahwa aktris muda yang jarang bermain, yang “merupakan”, dewasa. Cemberut dan pengap, dia meminjamkan intelijen matang untuk peran apa pun … Jennifer Lawrence adalah lapisan perak di kebanyakan playbook yang biasa ini.”[47] Peter Travers dari Rolling Stone juga menulis bahwa Lawrence “adalah semacam keajaiban. Dia kasar, kotor, lucu, bermulut busuk, ceroboh, seksi, bersemangat, dan rentan, kadang-kadang semua di tempat yang sama, bahkan dalam napas yang sama. Tidak ada daftar pesaing Aktris Terbaik Oscar akan lengkap tanpa menggetarkan Lawrence dalam peran utama. Dia menyalakan layar.”[48] Dia memenangkan Academy Award dan Golden Globe Award untuk Aktris Terbaik untuk penampilannya dalam film.[49][50] Dia juga membintangi bersama Max Thieriot dan Elisabeth Shue dalam film thriller Mark Tonderai House at the End of the Street.[51] Dia awalnya dilemparkan untuk memerankan Ophelia “O” Sage dalam film Savages disutradarai oleh Oliver Stone, namun keluar karena konflik penjadwalan.[52]
Syuting untuk The Hunger Games: Catching Fire, sekuel dari seri Hunger Games, dimulai pada bulan September 2012, dan film ini dirilis pada 22 November 2013.[53] Hal ini menjadi sukses komersial dan kritikal utama. Peran Lawrence untuk Katniss Everdeen mendapat pujian dari penggemar dan kritikus. Stephanie Zacharek dari The Village Voice menulis bahwa Lawrence merupakan “baik terbakar dan dalam proses menjadi, dan itu luar biasa untuk menonton.”[54] Catching Fire melampaui Iron Man 3 pada tanggal 9 Januari 2014, untuk pendapatan box office tertinggi 2013 di Amerika Utara dengan $ 409.400.000.[55] Lawrence juga memerankan Rosalyn Rosenfeld, peran pendukung dalam film drama kriminal David O. Russell American Hustle. Film yang didasarkan pada operasi FBI ABSCAM, diatur dengan latar belakang korupsi politik di New Jersey pada akhir 1970-an. Lawrence memerankan istri dari seorang seniman con yang diperankan oleh Christian Bale. Film ini juga menampilkan Bradley Cooper, Amy Adams, dan Jeremy Renner dalam peran utama, dan dirilis pada 20 Desember 2013.[56] Lawrence menerima pujian kritis untuk penampilannya[57] dan dinominasikan untuk Aktris Pendukung Terbaik oleh Screen Actors Guild dan Critics’ Choice Awards.[5][6] Dia memenangkan Golden Globe untuk Aktris Pendukung Terbaik pada 12 Januari 2014.[58] Dia juga menerima Penghargaan BAFTA untuk Aktris Terbaik dalam Peran Pendukung dan nominasi Academy Award ketiga, untuk peran pendukung,[4][59] menjadi aktris termuda yang memiliki tiga nominasi.[60]
Lawrence menggantikan Angelina Jolie dalam drama era depresi Susanne Bier, Serena, berdasarkan novel dengan nama yang sama oleh Ron Rash.[61][62] Dia memainkan peran seorang wanita yang tidak stabil bernama Serena yang belajar bahwa dia tidak pernah bisa melahirkan anak suaminya dan menetapkan untuk membunuh wanita yang memberikan suaminya anak yang tidak sah sebelum pernikahan mereka. Syuting selesai pada 2012, dan film ini dijadwalkan akan dirilis pada tahun 2014.[63] Pada 2014, Lawrence kembali memerankan Mystique, dalam film X-Men: Days of Future Past, bersama James McAvoy dan Michael Fassbender. Dia akan kembali dengan perannya sebagai Katniss Everdeen di film adaptasi buku terakhir Hunger Games, Mockingjay. Bagian pertama dari film ini direncanakan akan dirilis pada 21 November 2014, dan Part 2 pada tanggal 20 November, 2015.[64]