Za rolę w Wielkim Mike’u otrzymała także Złoty Glob, Nagrodę Gildii Aktorów Ekranowych oraz Critics' Choice dla najlepszej aktorki.
W 2013 roku Sandra Bullock zagrała u boku Melissy McCarthy w komedii Gorący towar, wcielając się w postać agentki specjalnej FBI, która wraz z bostońską policjantką musi rozbić lokalną mafię. Film uzyskał pozytywne recenzje krytyków i zarobił na świecie 230 milionów dolarów. Następnie wystąpiła wraz z George’em Clooneyem w thrillerze sci-fi Grawitacja, odgrywając rolę astronautki uwięzionej w przestrzeni kosmicznej. Film zadebiutował na 70. Międzynarodowym Festiwalu Filmowym w Wenecji, gdzie wywołał zachwyt oraz otrzymał owacje na stojąco, a jego światowa premiera odbyła się 4 października 2013 roku z okazji Światowego Tygodnia Przestrzeni Kosmicznej. Z zarobkiem na poziomie 716 milionów dolarów na całym świecie Grawitacja stała się drugim najbardziej dochodowym filmem w dorobku Bullock. Występ ten przyniósł jej nominacje do Oscara, Złotego Globu, nagrody BAFTA, Nagrody Gildii Aktorów Ekranowych oraz Critics' Choice dla najlepszej aktorki.