В том же году Ия Арепина стала актрисой Театра-студии киноактёра. Нужно отметить, что в 1953 году Ия Алексеевна дебютировала и в кино. Актриса сыграла роль Вари в фильме «Степные зори». В 50-е Арепина очень часто снималась в кино. Она сыграла целую плеяду разнообразных ролей. Среди образов, созданных ею, можно выделить Тоню Журбину в «Большой семье», Аленушку – в «Илье Муромце», Дуняшу – в «Хождении за три моря», Марусю Николаевну – в «Борце и клоуне», Стасю – в «Красных листьях», Веру – в «На дорогах войны», Машу Миронову – в «Капитанской дочке» и многие другие. Фильм «Капитанская дочка» принёс актрисе большую известность. Ия Алексеевна много снималась и в 60-е годы, тогда она сыграла Ингу в картине «Когда разводят мосты», Анну – в «Каждом осеннем вечере», а фильмы «Происшествие, которого никто не заметил», «Война и мир» сделали актрису ещё более известной. Этот период стал поистине рассветом славы актрисы. Однако в середине 60-х актриса вдруг исчезла с экранов. Дело в том, что на съёмках одного из фильмов произошёл конфликт с молодым режиссёром, который предложил Арепиной интимную близость, после того как режиссёр получил решительный отказ, Ию Алексеевну буквально выгнали с площадки. Со временем её перестали приглашать в кино.
Ия Арепина стала больше выступать в театре, актриса проработала на сцене до 1985 года. В 1988 году сыграла свою последнюю роль в фильме «Не забудь оглянуться».
Ия Арепина дважды была замужем. Первый муж актрисы – кинооператор Юлий Кун. В браке с ним у Арепиной родился сын Юлий. Второй муж актрисы – переводчик Вадим Мильштейн. После развода с ним в 1968 году Ия Алексеевна родила дочку Ладу.
В начале 90-х Ия Арепина перенесла инфаркт, а через пару лет заболела астмой.
24 июля 2003 года Ия Алексеевна скончалась. Она была похоронена на Николо-Архангельском кладбище в Москве.
