汤唯和梁朝伟合作的电影是《色戒》，在影片中他们都是主角。剧中梁朝伟饰演易默成，他是汪精卫手下的一个特务头目，机警精明，等闲之辈难以接近，狡猾睿智，唯一缺点是好女色。当看到王佳芝来到自家打牌时，便起了歹心，加上王佳芝的诱惑，易默成成功上当。
汤唯饰演的王佳芝是剧团台柱，假扮香港贵妇，先与易太太混熟，继而借机色诱易先生，从中制造暗杀机会。但在易先生向王佳芝送上钻戒时，易先生眼神中闪过一丝深情，这个一闪即逝的眼神瞬间令她明白她对易先生所演的戏是假，但情却不假。
《色·戒》是由李安执导，梁朝伟、汤唯、王力宏、陈冲主演的剧情片，该片改编自作家张爱玲的同名短篇小说。
该片以20世纪40年代抗日战争时期的上海为背景，讲述女大学生王佳芝利用美色接近汉奸易先生意图行刺，佳芝成功勾引易先生并准备下手时，却发现自己已动真情，汤唯把这种由恨生爱的巨大转变清清楚楚地呈现给了每一个观众。她于是通风报信让易先生逃过一劫，易先生却决定将他们赶尽杀绝的故事。
