1994年，中国香港和内地合拍电影《追捕野狼帮》，原定的中国香港女演员由于档期原因不能参演，颜丙燕获得参演机会，在剧中担任第一女主角饰演一个女特警队长，这是她的首部电影作品 。1995年，参演首部电视剧《甘十九妹》 。1997年，参演《红十字方队》夺得第16届中国电视金鹰奖最佳女配角奖 。2001年，参演江珊、李幼斌主演的电视剧《永不放弃》，饰演王现代一角。2002年8月，在陈坤、林心如、杨雪主演电视剧《非你不可》中饰演林江浩的妻子。2004年，与张铁林主演电视剧《人生几度秋凉》 。2007年，参演电影《爱情的牙齿》，饰演钱叶红一角，凭此片获得金鸡奖最佳女主角奖 。2010年6月24日，主演的电视剧《远山的红叶》在央视一套黄金时间播出，颜丙燕在剧中出演四川南江纪委书记王瑛一角。2011年3月，参演张嘉译主演的谍战剧《借枪》，与张嘉译在剧中饰演一对夫妻 ；8月，主演的电视剧《满秋》陆续在江苏、广东、沈阳、深圳、青岛、云南等地区播出，在剧中与三个男人发生情感纠葛，还成为单亲妈妈，并与好友李坤霖上演了温情“柏拉图之恋” 。2012年11月，主演的电影《万箭穿心》上映，获得中国电影导演协会、北京大学生电影节、电影百合奖、北京国际电影节“天坛奖”、华语电影传媒大奖、中国电影华表奖最佳女主角奖 ，2013年12月，颜丙燕凭借在电影《万箭穿心》斩获首届伦敦国际华语电影节最佳女主角，夺得“金骑士”奖杯 。2014年3月，与王刚领衔主演黄力加执导的电视剧《家宴》在北京、广东、江西、湖北卫视播出，颜丙燕饰演一度陷入事业、感情、家庭危机的冯大米 。4月，出席第四届北京国际电影节天坛奖颁奖典礼，为章子怡颁奖。6月，受聘担任第17届上海国际电影节亚洲新人奖评委 。2015年9月16日，颜丙燕连同王德顺、李乃文、王晴等主演的电影《养老计划》在京举行开机仪式 。2016年，颜丙燕凭借电影《盛先生的花儿》获得第19届上海国际电影节电影频道传媒关注单元“最受传媒关注女主角”荣誉 。