2000年2月，出演个人首部作品《贫嘴张大民的幸福生活》，从而正式进入娱乐圈。

2001年，因在古装喜剧《铁齿铜牙纪晓岚》中饰演香草而崭露头角。

2002年，出演民国爱情剧《女人汤》。

2003年，主演古装情感剧《少年天子》 。

2005年，主演古装神话情感剧《欢天喜地七仙女》。

2006年，凭借青春爱情片《我要成名》入围第二十六届香港金像奖最佳新人奖、中国香港电影金紫荆奖最佳新人奖，以及中国电影导演协会最佳新人银奖。

2009年，主演的民国剧《玫瑰江湖》。

2011年，凭借悬疑惊悚片《梦游3D》获得东京国际电影节最佳女演员提名 。

2013年，与演员杜江结婚，并于9月19日生下一子 。

2014年，主演家庭伦理剧《再见，老婆大人》 。

2015年2月，主演的当代励志剧《草帽警察》 ；

2016年，出演都市情感剧《北京遇上西雅图》。

2018年3月2日，参加2018年中央电视台元宵晚会，反串表演《卖汤圆》。

2019年11月，霍思燕参加芒果TV自制夫妻观察治愈节目《妻子的浪漫旅行》第三季的录制 。