2013年，藤木直人出道17年首次挑战配音工作，在1月上映的动画电影《HUNTER×HUNTER绯色的幻影》中为大反派面影配音 。3月与宫泽理惠主演NHK剧《神之船》 。4月主演春季日剧《最后的灰姑娘》，该剧创下了民放台日剧新纪录 。收视率连续七集持续上升 。播出的最终回收视率17.8%，瞬间最高收视20.9% 。10月与米仓凉子主演日剧《Doctor-X》第2季中饰演一个利用一切手段“向上爬”的冷酷的外科医近藤忍 。该剧创下当季日剧的最高纪录——26.9% 。瞬间最高收视达31.4% 。全话的平均收视23.0%，排在2008年至2013年的民放剧的第三位 。
2014年，10月与永作博美合作NHK剧《与自己告别》 。同月参演富士电视台开局55周年纪念电视剧《信长协奏曲》，饰演天才军师竹中半兵卫 。
2015年，4月参演了富士台日剧《内心波折》 。同年藤木直人迎来出道20周年，7月15日发售迷你专辑《1989》 。专辑名《1989》表达了他的心声：“无法忘记1989年初次接触吉他的心情” 。
2016年，3月参演根据赤冢不二夫漫画原作改编的真人电视剧《天才傻瓜家族之绊》 。4月与中谷美纪主演TBS金十剧《我并非不能结婚只是不想结》，饰演毒舌的日料店主十仓诚司 。5月，主演朝日电视台两小时SP《睿谷教授的事件簿》，剧中他所饰演的主人公宇野边睿谷是推理系小说里罕见的“文系侦探” 。
2017年，1月参演由草剪刚主演日剧《谎言战争》 。4月与泽尻绘理香合作共演日剧《成为母亲》 。7月，推出单曲《Speed
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