Gomez começa sua carreira cinematográfica, no dia 23 de Julho de 2010 com o filme Ramona and Beezusprotagonizado ao lado da pequena Joey King. Até o momento a longa-metragem já arrecadou mais de 26 milhões de dólares.

Ao final de maio de 2010, Selena anunciou que o primeiro single de seu segundo álbum, seria "Round & Round" e foi liberado em 18 de junho do mesmo ano na Rádio Disney; o videoclipe foi exibido dois dias depois no Disney Channel. Em 22 de junho, “Round & Round” foi lançado no iTunes, e anunciado que o segundo álbum da banda se chamaria "A Year Without Rain". A Year Without Rain foi lançado dia 21 de setembro de 2010, onde estreiou na posição #4 da billboard 200também vendendo 66 mil cópias na primeira semana. E até o final do mesmo ano, foram lançados os singles "A Year Without Rain", e sua versão em espanhol, "Un Año Sin Lluvia". A banda ainda tocou na Jingle Balls 2010 um evento anual que reune algumas bandas para tocarem juntas nos Estados Unidos. Liberado no dia 22 de junho de 2010, debutando o número #24 no Billboard Hot 100. No dia 7 de setembro de 2010, dias antes da estréia do álbum, é liberado mais um single, intitulado, como o nome do álbum de A Year Without Rain, debutou o número #35 do Billboard Hot 100. A edição de luxo deste disco acompanha um DVD que conta com duas produções, intituladas Girl Meets World e Girl on Film, ambos documentários - um aborda a trajetória da Selena e outro mostra os bastidores de uma sessão de fotos. O DVD também conta com os bastidores da gravação do clipe do single A Year Without Rain, além de trazer também os clipes dos singles Round & Round eNaturally. O álbum vendeu 1.147.000 cópias no mundo e foi certificado como disco de ouro nos Estados Unidos, Brasil,^[13] e Canadá.

Em 8 de Março de 2011 lançou o single "Who Says" onde originou o vídeo musical que estreou no dia 11 de Março no Disney Channel e 12 de Março no site musical Vevo. No dia 7 de Junho de 2011 foi lançado como single promocional a faixa "Bang Bang Bang" disponível no iTunes, e no dia 14 de Junho foi lançado "Dices", versão espanhol da canção "Who Says" para download digital no iTunes. Em 17 de Junho de 2011 lançou o segundo single "Love You Like a Love Song" e o vídeo da música estreiou dia 23 de Junho. O álbum ainda conta composições de Britney Spears (em Whiplash); Katy Perry (em That's More Like It) e Pixie Lott (em We Own The Night). Selena também trabalhou como compositora, escrevendo as canções "When the Sun Goes Down" e "Outlaw".