湯唯和梁朝偉合作的電影是《色戒》，在影片中他們都是主角。劇中梁朝偉飾演易默成，他是汪精衞手下的一個特務頭目，機警精明，等閒之輩難以接近，狡猾睿智，唯一缺點是好女色。當看到王佳芝來到自家打牌時，便起了歹心，加上王佳芝的誘惑，易默成成功上當。
湯唯飾演的王佳芝是劇團台柱，假扮香港貴婦，先與易太太混熟，繼而藉機色誘易先生，從中製造暗殺機會。但在易先生向王佳芝送上鑽戒時，易先生眼神中閃過一絲深情，這個一閃即逝的眼神瞬間令她明白她對易先生所演的戲是假，但情卻不假。
《色·戒》是由李安執導，梁朝偉、湯唯、王力宏、陳沖主演的劇情片，該片改編自作家張愛玲的同名短篇小説。
該片以20世紀40年代抗日戰爭時期的上海為背景，講述女大學生王佳芝利用美色接近漢奸易先生意圖行刺，佳芝成功勾引易先生並準備下手時，卻發現自己已動真情，湯唯把這種由恨生愛的巨大轉變清清楚楚地呈現給了每一個觀眾。她於是通風報信讓易先生逃過一劫，易先生卻決定將他們趕盡殺絕的故事。
