在2020年1月，蔡盈盈参与了由导演王奕丁执导的都市爱情题材电视剧《蓬莱间》的演出工作；随后在同年的7月，她又出演了赵锦焘执导的一部以古代校园为背景的青春剧集《天舞纪》；紧接着在2020年8月，蔡盈盈加盟了由周天宇导演的魔幻风格动作电影《白发魔女传》，展现了她在不同类型作品中的多样表现力。进入2020年10月，她继续活跃于古装领域，参演了蓝海瀚执导的古装武侠言情剧《明月曾照江东寒》；同年11月，她又转向现代题材，出演了杨磊执导的聚焦医疗行业的都市剧《了不起的儿科医生》。2020年12月，蔡盈盈还参与了浙江卫视推出的演技竞演类励志综艺节目《我就是演员》，通过舞台竞演进一步磨练了自身的表演技艺。 时间来到2021年3月，蔡盈盈在孟亮执导的温馨亲情剧《妈妈在等你》中饰演了重要角色；随后在2021年6月，她出演了尹涛执导的古装言情仙侠剧《千古玦尘》，再次回归古装题材并演绎了一段仙侠传奇。2021年12月，蔡盈盈又投身军旅题材作品，参演了由刘岩和天毅联合执导的军旅剧《王牌部队》。进入2022年，她在7月出演了乔磊执导的网络电影《雪山飞狐之塞北宝藏》，进一步拓展了其在网络影视领域的作品履历。2023年1月，蔡盈盈再次与导演杨磊合作，出演了其执导的科幻题材剧集《三体》，尝试了未来科幻背景下的角色塑造。最后，在2025年2月4日，蔡盈盈参演的电视剧《漫影寻踪》正式播出，为其持续发展的演艺事业增添了又一笔重要记录。