2006年，陈意涵出演了个人的第一部电影作品，她在现代剧情片《单车上路》中饰演了台湾原住民女孩阿妹，而她也凭借此片获得了第7届华语电影传媒大赏评委会的关注 ；随后，陈意涵签约经纪公司并正式进入演艺圈发展 ；同年，陈意涵还完成了个人的首部内地影视作品，她在赵宝刚执导的都市青春励志剧《奋斗》中饰演了家室优越却古灵精怪的可爱女孩方灵珊 ；而陈意涵也凭借此角色获得了“小灵仙”的称号，并因此被更多的内地观众所认识 。2007年，陈意涵出演的现代爱情片《刺青》在台湾上映；同年，她还主演了校园爱情偶像剧《我要变成硬柿子》 ，并在剧中饰演了四A班的女王孙诗诗。2008年，陈意涵担任了饶雪漫小说《离歌》的书模 ；并在改编自该小说的电视电影《马卓》中饰演了女主角马卓 ；同年，陈意涵还出演了抗日谍战剧《长江一号》。2009年，陈意涵与周渝民、赵又廷、张钧甯联袂主演了蔡岳勋执导的动作警匪偶像剧《痞子英雄》 ，剧中陈意涵饰演了个性十足，却又在爱情和亲情之间左右为难的女主角陈琳 ；而陈意涵则凭借该剧赢得了颇高的人气与关注度，并获得韩国首尔国际电视剧奖最佳女演员提名 ；同年，陈意涵还与彭于晏、陈妍希合作主演了郑芬芬执导的现爱情励志电影《听说》 ，她在片中则饰演了乐观坚强的都市女孩秧秧，而陈意涵也凭借该片获得了第12届台北电影节最佳女主角的荣誉 。 2010年，陈意涵与王艳、刘德凯、陈楚河联袂主演的古龙武侠剧《新流星蝴蝶剑》在内地播出 ，她在剧中则饰演了纤细柔美、善良多情却又命运多舛的女主角孙蝶 ，而这也是陈意涵的古装处女作；同年，她还领衔主演了都市爱情喜剧《恋爱SOS》。2011年，陈意涵与崔始源、李东海等人合作主演了现代爱情励志剧《华丽的挑战》 ，剧中陈意涵饰演了命运坎坷的少女宫囍 ；同年，陈意涵还与胡歌、陈柏霖联袂主演了都市时尚偶像剧《摩登新人类》，陈意涵在剧中饰演了善良开朗且乐观向上的女主角夏红果 。2012年，陈意涵与众多艺人合作出演了都市爱情片《爱LOVE》 ，片中陈意涵饰演了为人低调且与世无争的宜珈 ，而她则凭借该片首次获得了台湾电影金马奖最佳女配角提名 ；随后，她还与陈柏霖搭档主演了科幻悬疑爱情片《骇战》，她在片中则饰演了天真开朗却身患绝症的女主角李澄湘 ；同年12月29日，陈意涵推出了个人的首本散文写真书《北岛相遇》；同年年底，陈意涵与言承旭、陈妍希合作主演的古装爱情电影《花漾》在台湾上映 。2013年，陈意涵出演了爱情喜剧电影《爱情无全顺》，并在片中饰演了众宅男心中的女神，校花梁小琪 ；同年8月，陈意涵在与阮经天、万茜、陈建斌等人合作出演的现代剧情片《军中乐园》中饰演了时而楚楚可怜、时而翻脸无情的阿娇 ，而陈意涵则凭借该片再次获得了台湾电影金马奖最佳女配角提名 ； 同年年底，陈意涵还与薛凯琪、杨子姗、余文乐等人联袂主演了爱情时尚喜剧片《闺蜜》 ，而她在剧中则饰演了遭遇未婚夫背叛的都市乖乖女希汶。2014年，陈意涵还主演的家庭情感偶像剧《亲情保卫战》在CCTV-8播出，剧中她则饰演了外表娇小而不失坚忍，明眸顾盼间透出清纯的女主角瑞真真 ；同年7月，陈意涵与江铠同、陈匡怡、徐冬梅等人联袂主演的都市青春励志剧《小时代之折纸时代》上线播出 ，而她在剧中则饰演了温和善良且却又从不气馁的第一女主角林萧，此外，陈意涵还领衔主演了爱情贺岁喜剧片《坏姐姐之拆婚联盟》 。2015年，陈意涵主演了爱情穿越片《新步步惊心》，并在片中饰演了聪明伶俐又独立自主，却意外穿越回清朝的现代小白领张小文（） ；随后，陈意涵与众多艺人共同主演的都市情感片《咱们结婚吧》在全国上映 ；与此同时，她还参加了湖南卫视推出的真人秀节目《花儿与少年第二季》；同年，陈意涵还与郭涛搭档主演了都市爱情剧《爱情筑梦师》，而剧中她则饰演了来自台湾的90后美少女蒙依萌 。2016年，陈意涵先是主演了都市时尚爱情剧《火柴小姐和美味先生》，并在剧中饰演了耿直火爆却内心善良的美食家阮糖 ；随后，她又主演了喜剧悬疑动作片《我说的都是真的》 ；同年，陈意涵还领衔主演了《闺蜜2》 ；此外，她还出演了黑色喜剧片《枪炮腰花》；以及，参演现代美食剧《深夜食堂》的华语版 。