После успеха «Человека-паука» Данст снимается в независимой драме «Раскаяние» (2003), где она играла второстепенную роль. В том же году она снялась в звёздном фильме «Улыбка Моны Лизы», где так же снимались Джулия Робертс, Мэгги Джилленхол и Джулия Стайлз. Фильм в основном получил отрицательные отзывы. Манола Даргис в «Los Angeles Times» описывает фильм как «самонадеянный и простой». Затем Данст появляется в фильме «Вечное сияние чистого разума» (2004), вместе с Джимом Керри, Кейт Уинслет, Томом Уилкинсоном, Марком Руффало и Элайждей Вудом. Этот фильм получил положительные отзывы, и собрал в прокате 72 миллиона долларов по всему миру.

Успех первого «Человека-паука» заставил Данст вновь вернуться к своей роли в 2004 г. в фильме «Человек-Паук 2». Фильм получил хорошие отзывы критиков, и финансово успешен, он собрал в прокате 783 миллиона долларов, установив тем самым рекорд и став вторым самым кассовым фильмом в 2004 г.. В том же году она играет восходящую звезду тенниса на чемпионате Уимблдон, вместе с Полом Беттани, который играл звезду тенниса на закате своей карьеры в романтической комедии в «Уимблдон». Отзывы критиков были разнообразными, но многие наслаждались игрой Данст. Клаудия Пайг в газете «USA Today» написала, что химия между Данст и Беттани была сильной, а также, что Данст хорошо справилась со своей ролью дерзкой и самоуверенной теннисистки.

В 2005 г. она появилась в роли стюардессы Клэр Колбурн вместе с Орладно Блумом, в фильме «Элизабеттаун», режиссёра и сценариста Кэмерона Кроу. Премьера этого фильма состоялась в 2005 году на кинофестивале в Торонто. Данст сказала, что ей очень понравилось работать с Кроу, и что он более требовательный, чем она ожидала. Фильм получил разнообразные отзывы, «Chicago Tribune» описала героиню Данст как «скучная», это было кассовое разочарование.

Следующей ролью Данст была роль в биографическом фильме о королеве Франции «Мария-Антуанетта» (2005). Этот фильм является экранизацией книги Антонии Фрейзер «Мария-Антуанетта: Путешествие». Этот фильм стал вторым для творческого дуэта актрисы Кирстен Данст и режиссёра Софии Копполы. Премьера фильма состоялась на Каннском кинофестивале в 2006 г. Международные доходы фильма составили 45 млн долларов, из 60 млн в целом.

на премьере короткометражки Ублюдок. 

В 2007 году она снова сыграла роль Мэри Джейн Уотсон в фильме «Человек-Паук 3». В отличие от предыдущих фильмов, которые получили одобрительные отзывы, третья часть фильма была неоднозначно воспринята критиками. Тем не менее, фильм собрал в прокате 891 млн долларов, он стал наиболее коммерчески успешной частью всей трилогии, и самым кассовым фильмом Данст до 2008 г. Изначально Кирстен подписала контракт на три части «Человека-паука», она сказала, что согласна и четвёртую часть, но только если Рэйми и Магуайр тоже будут участвовать в этом проекте. В январе 2012 года было объявлено, что франшиза будет перезапущена, поэтому Данст, Магуайр и Рэйми в проекте участвовать не будут.

В 2008 году Данст снялась вместе с Саймоном Пэггом в фильме «Как потерять друзей и заставить всех тебя ненавидеть», основанный на одноименной биографии бывшего редактора «Vanity Fair». После того как Кирстен подписала контракт, она призналась, что она присоединилась к проекту потому, что в фильме должен был сниматься Пегг.