Tenho alguém que assume o controle quando estou trabalhando e quando estou no palco, este alter ego que eu criei é um tipo de proteção para proteger quem eu realmente sou.
— Beyoncé em entrevista explica o nome do seu álbum "Sasha Fierce".
Também em 2008, interpretou a cantora de Blues Etta James, no filme Cadillac Records. Sua performance no filme recebeu elogios dos críticos. Em maio de 2008, Beyoncé começou a atuar ao lodo dos atores Ali Larter e Idris Elba no filme de suspense Obsessed, lançado em 2009. O filme não recebeu uma boa crítica, mas teve um grande sucesso comercial, arrecadando 11,1 milhões dólares em seu primeiro dia de lançamento nos Estados Unidos. No último dia da semana de lançamento do filme, a arrecadação já passava os 28,6 milhões de dólares.
O seu terceiro álbum, I Am... Sasha Fierce, foi lançado no dia 18 de Novembro de 2008. Esse álbum teve dois singles lançados ao mesmo tempo: "If I Were a Boy" e "Single Ladies (Put a Ring on It)" — lançados nas rádios no dia 8 de Outubro de 2008. O single "If I Were a Boy" ficou em primeiro lugar em sete países diferentes, principalmente nos países europeus. "Single Ladies (Put a Ring on It)" ficou em primeiro lugar na Billboard Hot 100 durante quatro semanas não-consecutivas, tornando-se o seu quinto single em primeiro lugar da Billboard. No NAACP Image Award de 2009, Beyoncé ganhou o prêmio de "Melhor Artista Feminina do Ano". No Teen Choice Awards de 2009, ganhou o prêmio de "Melhor Artista de R&B".
No dia 18 de janeiro de 2009, Beyoncé cantou no Lincoln Memorial em homenagem ao 44.º presidente dos Estados Unidos, Barack Obama. Ela também cantou a música "At Last" da cantora Etta James para o presidente e a esposa Michelle Obama no Neighborhood Inaugural Ball.
Para divulgar esse álbum, a cantora iniciou sua terceira turnê solo I Am... Tour, que teve início no dia 26 de março de 2009 e tem a previsão de terminar no dia 10 de fevereiro de 2010. Essa turnê passa pela América Latina, Europa, Ásia, África e Oceania. Desde que essa turnê iniciou, ela já rendeu mais de 36 milhões de dólares.
O videoclipe da música "Single Ladies (Put A Ring On It)" ganhou o prêmio de "Clipe do Ano" no BET Awards e também recebeu nove indicações no Video Music Awards de 2009, ganhando em três categorias: "Clipe do Ano", "Melhor Coreografia" e "Melhor Edição".
Em Outubro de 2009, foi premiada pela revista Billboard com o prêmio de "Mulher do Ano". Logo após ganhar o prêmio Beyoncé declarou:
Eu sou a mulher mais sortuda do mundo.
— Beyoncé disse logo após ganhar o prêmio da Billboard.
Beyoncé fez parcerias musicais com as cantoras Alicia Keys na música "Put It in a Love Song" do álbum The Element of Freedom e com Lady Gaga nas músicas "Video Phone (Remix)" e "Telephone" do álbum The Fame Monster. Em Novembro de 2009, a música "Crazy in Love" foi eleita pelos críticos da revista NME como a melhor música da década de 2000, a música ficou na primeira lugar de uma lista de 100 músicas escolhidas por esses críticos, esse lista incluí outros artistas conhecidos como Rihanna, OutKast, Arctic Monkeys entre outros.
No dia 20 de Novembro de 2009, durante um show que estava fazendo, Beyoncé revelou que já está preparando um novo álbum para ser lançado em 2010, a cantora estava na cidade de Nottingham, Inglaterra, e se despediu do público dizendo:
Este é o meu último show no Reino Unido, espero ver todos vocês em um ano com um novo álbum.
— Beyoncé durante um show fala sobre novo álbum.
O produtor Rodney Jerkins já confirmou em seu Twitter que já está trabalhando com Beyoncé em novas músicas, que supostamente farão parte do novo álbum da cantora. Beyoncé foi o artista com mais indicações ao Grammy Awards de 2010, recebendo 10 indicações para o prêmio. Em Dezembro de 2009, Beyoncé ficou na segunda posição na lista dos "Maiores Nomes da Indústria do Entretenimento", perdendo a primeira posição para o ator Johnny Deep. O site Just Jared confirmou o lançamento do primeiro perfume de Beyoncé, chamado Beyoncé Heat, com previsão de lançamento para fevereiro de 2010.
No final de 2009, Beyoncé afirmou que já começou a trabalhar no seu quarto álbum de estúdio, e que esse álbum tem o lançamento previsto para 2010. O produtor Rodney Jerkins anunciou em seu Twitter que está trabalhando em algumas músicas do novo álbum. Em uma entrevista Beyoncé revelou que seu próximo álbum pode tomar um estilo mais Indie. Ela também citou a sua irmã Solange por apresentá-la a diversos tipos de artistas como a banda Of Montreal, que segundo Beyoncé, ela adoraria fazer algo assim em seu próximo álbum.