2000年，32岁的休·杰克曼参加了《X战警》的试镜，经过福斯电影公司高层鲁珀特·莫多克的认可，得到了金刚狼这一角色。该影片使休·杰克曼一举成为好莱坞明星，也让他和脾气暴躁、独来独往的孤傲超级英雄金刚狼形象绑定，从此，休·杰克曼便是在观众心里不可替代的金刚狼。

2001年，休·杰克曼主演了爱情喜剧电影《隔世情缘》。该片由詹姆斯·曼高德执导，杰克曼在片中饰演19世纪的落魄贵族公爵莱伯特。莱伯特无意闯入时空隧道，穿越到21世纪，邂逅了女强人梅格·瑞恩，共同谱写了一段跨越时空的浪漫恋曲。休·杰克曼凭借此片获得第59届金球奖音乐喜剧类最佳男主角提名。

2004年，休·杰克曼与凯特·贝金赛尔合作主演斯蒂芬·索莫斯执导的奇幻冒险影片《范海辛》，并在片中饰演吸血鬼猎人范海辛。范海辛受罗马尼亚天主教邀请前往特兰西尼亚猎杀鬼怪，期间与另一位吸血鬼女猎人相遇，两人一同前往对抗吸血鬼德古拉。

2006年，休·杰克曼与斯嘉丽·约翰逊合作主演了伍迪·艾伦执导的爱情悬疑片《独家新闻》，在片中饰演英俊多金的贵族彼得。彼得是莱曼家族继承人，出身显赫，是很多女人的梦中情人，与斯嘉丽饰演的女大学生桑德拉坠入情网。但看似完美的彼得却有不为人知的隐密一面，与阴谋和谋杀牵扯一处。

2006年，休·杰克曼与克里斯蒂安·贝尔联袂出演由克里斯托弗·诺兰执导的悬疑惊悚剧情片《致命魔术》。片中，杰克曼饰演魔术师安吉尔。19世纪末的伦敦，科学观念尚未普及，魔术手段繁复华丽的安吉尔成为了伦敦城内富人圈里的名人。同时，安吉尔的好友伯登虽出身平平，但在魔术界也有一席之地，两人之间不自觉展开明争暗斗，一场血案也在这场争斗中悄然酝酿。

2008年，休·杰克曼主演了由巴兹·鲁赫曼执导的爱情电影《澳洲乱世情》。在片中，休饰演粗野豪放的澳洲牧人德罗弗，他的首任妻子是当地土著，病危时却因其肤色被医院拒绝收治。德罗弗因此在妻子去世后更加粗犷不羁，但在机缘巧合下临危受命，需要与英国来的贵妇莎拉一同穿越被澳大利亚大陆。在这趟艰辛的路途中，两人相互扶持，逐渐产生感情。

2011年，休·杰克曼出演肖恩·利维执导的科幻动作片《铁甲钢拳》，与小演员达科塔·高尤演绎“父子情”。休在片中饰演的查理·坎顿曾经是一名人类拳击手，生活潦倒而被迫在机器人拳击的地下黑市靠打比赛赚钱。拳击冠军舒格·雷·伦纳德担任此片的拳击动作设计，为休·杰克曼的拳击动作与拳台表现进行指导。

2012年，休·杰克曼在汤姆·霍伯执导的歌舞爱情电影《悲惨世界》中饰演主角冉·阿让。冉·阿让的命运是法国被压迫的劳苦大众命运的缩影，他的全部经历都带有深刻而崇高的悲怆性。他为了挨饿的孩子去偷面包而被捕判刑19年，后在善良主教的感化下洗心革面，却仍被缉拿过他的警长沙威不停地找麻烦。休凭借精湛的演技，生动诠释了雨果笔下这一悲剧人物，同时该角色也使他获得第70届金球奖音乐/喜剧类最佳男主角奖，并使获得第66届英国电影学院奖最佳男主角提名和第85届奥斯卡金像奖最佳男主角提名。

2013年，休·杰克曼与杰克·吉伦哈尔主演了丹尼斯·维伦纽瓦执导的犯罪惊悚片《囚徒》。休在片中饰演木匠凯勒，他的女儿安娜与小伙伴乔伊突然一起失踪，凯勒报警后却没能等来好消息，警方因证据不足释放了犯罪嫌疑人艾利克斯，凯勒只能凭借自己力量来寻找女儿，希望通过武力让艾利克斯交代女儿安娜的下落。影片剧情沉重，氛围压抑，但休凭借高超演技让影片成功抓住观众的心。

2013年9月，西班牙圣塞巴斯蒂安电影节授予休·杰克曼终身成就奖。同年，杰克曼出演《金刚狼2》。影片中，90%的动作都是由他亲自完成。为了呈现出一个加强版的金刚狼，杰克曼在拍摄前展开了密集的训练课程以提高体能，包括严格的饮食、高强度的体能训练以及专业的武术指导课程。

2014年，领衔主演的《X战警：逆转未来》5月23日中国内地/北美同步上映。从2000年的《X战警》到2014年的《X战警：逆转未来》，休·杰克曼在十四年间先后七次出演金刚狼这一角色，创下了同一演员扮演同一漫画英雄角色最多次数的纪录。

2015年，休·杰克曼和沙尔托·科普雷、戴夫·帕特尔等联袂主演了尼尔·布罗姆坎普执导的科幻动作片《超能查派》，在片中饰演性格乖张、暴戾又极其保守的天才科学家文森特，痛恨智能机器人“查派”，计划自己设计的杀人武器垄断军火市场。在他看来，智能机器人的出现对人类而言意味着秩序的坍塌和信仰的崩溃，而自己正是拯救世界的救世主。

2017年，休·杰克曼主演了迈克尔·格雷西执导的歌舞片《马戏之王》。该片改编自真人真事，休在片中饰演马戏团鼻祖巴纳姆。他身处社会底层，但拥有无尽的想象力和不竭的精神动力。起初，他的奇思妙想并不被大众所接受，但有一天，巴纳姆突发奇想，将博物馆改造成了世界上第一个马戏团。