2002年1月，出演古装言情剧《爱情宝典》，在剧中饰演婉娥的丫鬟香儿，从而正式进入演艺界。

2003年2月，出演由李亚鹏、周迅主演的古装武侠剧《射雕英雄传》，在剧中饰演饰演惟妙惟肖、以假乱真的“傻姑”，走进大众视线。12月，客串出演胡军主演的古装武侠剧《天龙八部》，在片中饰演西夏侍女。

2004年5月，出演由邱心志、李佳麟主演的古装轻喜剧《风筝奇缘》，在剧中饰演豪爽顽劣的崔吉祥。8月，出演由范智博、杨圣文主演的公安题材剧《女子监狱》，在剧中饰演反叛违规的女孩肖可可。12月，客串出演由由刘家成、张国立执导的古装喜剧《铁齿铜牙纪晓岚第三部》，在剧中饰演常四。同年，出演由关礼杰、韩雪主演的古装片《长恨歌》，在片中饰演相国之女柳燕燕。

2005年3月，出演由刘亦菲、黄晓明主演的古装武侠剧《神雕侠侣》，在片中继续饰演傻姑。

2006年1月，出演由尚敬执导的古装章回体喜剧《武林外传》，在剧中饰演慕容嫣。6月起，担任安徽卫视节目《超级大赢家》的常驻主持人，正式踏入主持界。

2007年1月起，担任天津卫视美食节目《综艺食八街》常驻主持人 。9月，与张默共同主演武侠喜剧片《天下第二》，在片中饰演职业女骗子艳玲，并凭借该片获得第十五届大学生电影节最佳新人奖。

2008年1月，出演由李幼斌主演的古装历史剧《闯关东》，在剧中饰演开朗坦率、心直口快的夏玉书。5月，出演由高希希执导的革命爱情剧《光荣岁月》，在片中饰演饱经沧桑的京戏名伶雪凌。6月，与任重共同主演历史片《皮影王》，在片中饰演外表温柔娴静、内心压抑的女子天音。

2009年3月，出演由张国立、张嘉译主演的平民生活剧《大生活》，在剧中饰演泼辣、乐观的李八妹；同月，与丁海峰共同主演都市伦理剧《房奴》，在剧中饰演因渴求物质而变得迷茫的汽车销售员丁佳馨。6月，出演由黄力加执导的家庭伦理剧《人活一张脸》，在剧中饰演固执、任性却爱得真挚的女孩栾书杰。9月，与张桐共同主演古装武侠片《皇家刺青》，在片中饰演妩媚霸气的混混头儿红中。10月，出演由黄渤、黄奕主演的喜剧片《倔强萝卜》，在片中饰演性感泼辣的按摩女小云。12月，主演由王滨执导的军旅剧《情系北大荒》，在剧中饰演胆小、柔弱但内心较劲的罗薇薇。

2010年4月，客串出演由孙皓执导的都市情感剧《大女当嫁》，在剧中饰演任媛。6月，客串出演由徐峥、王宝强主演的喜剧片《人在囧途》；同月，客串出演由蔡心执导的喜剧爱情片《活该你单身》，在片中饰演相亲女 。8月，与张凯丽共同主演都市情感剧《儿女冤家》，在剧中饰演“啃老族”赵晓欧。12月，出演由张国立执导的励志剧《草根王》，在剧中饰演重情重义的女助手牛小丑。

2011年5月，主演由王小康执导的现代家庭剧《三十而嫁》，在剧中饰演独立自主的公司总裁余诺诺。12月，与李小冉、朴海镇共同主演都市爱情剧《钱多多嫁人记》，在片中饰演村花赵圆圆。12月，主演由邢潇执导的喜剧片《2012来了》，在片中饰演向往自由、敢爱敢恨的豪放女小蕾。

2012年1月，主演由泽西执导的家庭伦理剧《非常90后》，在剧中饰演时尚新潮的麻辣教师弓春笑。5月，出演由董璇主演的当代都市剧《婆婆也是妈》，在剧中饰演精明能干、雷厉风行的晚报记者李伟茹。8月，与王迅共同主演儿童喜剧片《喜羊羊与灰太狼之我爱灰太狼》，在片中饰演红太狼。11月，与黄海冰共同主演喜剧爱情片《缘来是咱俩》，在片中饰演火爆爽朗、时尚靓丽的大龄未婚女青年梅玖。

2013年4月，客串出演由赵薇执导的青春爱情片《致我们终将逝去的青春》，在片中饰演林静室友的女友。6月，出演由管虎执导的抗战剧剧《火线三兄弟》播出，在片中饰演泼辣干练却又心地善良的风尘女子宋雅娟。9月，客串出演由陈思成、包贝尔主演的喜剧片《一路顺疯》，在片中饰演廖春熙。11月，主演白涛执导的战争剧《铁血独立营》，在剧中饰演霸气女匪头火凤凰。

2014年6月，与朱丹、周一围共同主演时尚情感剧《金牌律师》，在剧中饰演个性率真的律师全敏敏。7月，主演由刘国权执导的都市情感剧《孝子圆梦曲》，在剧中饰演公交车女司机梁喜悦。

2015年2月，客串出演由冯绍峰、窦骁主演的冒险片《狼图腾》，在片中饰演个性鲜明、当机立断的高冷护士。3月，主演的都市家庭剧《奶爸当家》开拍，在剧中饰演自幼习武、性格火辣的马小红。7月，作为常驻嘉宾参加四川卫视历史体验真人秀节目《咱们穿越吧第一季》。8月，主演由王军执导的都市剧《接班女婿》，在剧中饰演“小女儿”杨婉。11月，主演由张新建执导的商战传奇剧《青岛往事》，在剧中饰演敢爱敢恨的青岛姑娘小嫚；同月，主演由黄力加执导的战争剧《映山红》，在剧中饰演外表美艳，内心从容冷静的女特工玄易。

2016年2月，担任喜剧爱情片《我的女佬师》监制；同月，客串由高群书执导的喜剧片《过年好》，在片中饰演孙舞空。6月，作为常驻嘉宾参加四川卫视历史体验真人秀节目《咱们穿越吧第二季》。9月，作为常驻嘉宾参加北京卫视综艺节目《跨界喜剧王第一季》。12月，主演的公益片《爱回家》开拍。

2017年8月，主演的战争剧《战地青春之歌》正式杀青，在剧中饰演奋勇作战的战地医生李胜男。12月，主演的励志喜剧片《卧底千金》正式杀青，在片中饰演气场爆棚的女明星郑婷婷；同月，作为常驻嘉宾参加四川卫视历史体验真人秀节目《穿越吧》。

2018年6月，与于小伟、孙茜、王全有共同主演年代剧《灵与肉》，在剧中饰演有点疯癫的女孩黄菊花；10月，与王迅共同主演温情励志片《灵魂的救赎》，在片中饰演能吃苦，踏实，善良的四川姑娘杜茉莉。2019年10月25日晚，“触点未来·影动中国”首届中国网络电影周落幕，黄小蕾现身闭幕式红毯。