モーニング娘。での活躍にとどまらず、彼女の才能は多彩なフィールドで開花していく。2000年にはグループ総出演の映画「ピンチランナー」で銀幕デビューを果たし、演技という新たな領域でも存在感を誇示した。陸上部に所属する女子高生たちの葛藤と友情を描いたこの作品は、彼女たちの多忙を極める活動の中で撮影され、ファンの間で伝説的映画として語り継がれている。
さらに2001年、15歳の時にはシングル「愛のバカやろう」で待望のソロデビューを飾る。オリコンシングルチャートで初登場1位を獲得し、女性ソロアーティストの最年少首位記録(当時)を塗り替えた。グループの絶対的エースでありながら、ソロアーティストとしても一線級の実力を証明してみせたのだ。
彼女が牽引したこの時期、ハロー!プロジェクトはまさに絶頂期を迎えていた。後藤真希という絶対軸が存在したからこそ、多様なユニット活動や派生プロジェクトが次々と成功を収め、巨大なアイドル帝国が築き上げられたと言っても過言ではない。