2000年，佟丽娅成为了新疆歌舞团的舞蹈演员。

2004年，进入中国歌舞团担任舞蹈演员。

2006年，因出演情感剧《新不了情》而踏入影视圈 。

2008年，凭借古装剧《母仪天下》在影视领域崭露头角。

2011年开始，佟丽娅因出演穿越剧《宫锁心玉》、爱情剧《北京爱情故事》获得更多关注 ；并义务出任锡伯族形象大使 。

2014年，凭借家庭剧《断奶》获得第13届华鼎奖中国百强电视剧***女演员奖 。

2016年，因主演现代剧《平凡的世界》获得第19届华鼎奖中国当代题材电视剧***女演员、第28届中国电视金鹰奖观众喜爱的女演员奖。

2018年，获得“中国电视好演员”绿宝石女演员奖  ；其主演的爱情片《超时空同居》则位居国产电影年度票房前十  ，她也凭借该片获得了第17届中国电影华表奖***女演员提名。

2019年，获得北京大学生电影节***女演员奖 ；而由其策划并领舞的舞蹈剧场《在远方，在这里》也于同年上演。

2020年，除了主演传奇剧《浣溪沙》；她还第四次入选福布斯中国名人榜，并排名第55位。