2015年にAKB48を卒業し、俳優業を本格化。
2016年の朝ドラ『とと姉ちゃん』(NHK)への出演で演技力の高さを示すと、同年には映画『デスノート Light up the NEW world』にも出演。デスノート所有者の1人となり、不敵な笑みを浮かべながら大量無差別殺人を行うサイコキラーを怪演しました。“役者・川栄李奈”の存在感を見せつけつつ、着実に「おバカアイドル」のイメージを払拭していったのです。
そして満を持して朝ドラヒロインへ。
2021年から2022年にかけて放送された朝ドラ『カムカムエヴリバディ』(NHK)で、トリプル主演の一角を担うことになります。
同作は、1人のヒロインの人生を描くスタンダードな構成とは異なり、100年に渡る物語を三世代のヒロインで紡いだ異色作。1代目ヒロインを上白石萌音さん、2代目ヒロインを深津絵里さん、そして3代目ヒロインを川栄さんが演じ、壮大な物語の最終章を託されたのです。