2000年，黄伊汶从温哥华完成学业返港，随即被星皓娱乐签入旗下 。2001年6月，黄伊汶正式出道，刚开始接拍了一些广告，随后与环球唱片公司签约 ；同年11月，发行首张粤语大碟《纯属印象》，收录了4首歌曲，专辑推出后，她获选为2001年劲歌金曲第四季季选新星试打三届台主，其中歌曲《恋爱拼图》获得年度十大劲歌金曲颁奖典礼新星试打金曲奖 ，她本人也凭借该专辑获得了新城劲爆新登场女歌手奖 ；12月8日，参加每年一度举办的《欢乐满东华》慈善筹款活动，她在节目中献唱一曲为该活动筹得十万元善款 。2002年1月，与香港歌手李克勤合唱歌曲《来到今天》，收录在李克勤的专辑《大乐队》，该歌曲获得2002年香港TVB劲歌金曲第一季季选最受欢迎合唱歌曲、中国原创音乐流行榜年度（香港）最佳合唱歌曲 ；7月，推出专辑《香薰》，主打歌为《香薰浴》 ，其中歌曲《人情味》获得TVB十大劲歌金曲第二季季选网上金曲 ，该专辑使她获得了IFPI香港唱片销量大奖最畅销本地女新人奖 ；4月，她在2001年度中国原创音乐流行榜获得年度最优秀新人奖 ；12月，与林颐合唱歌曲《我们的故事》，该歌曲在2003年度音乐先锋榜获得年度十大金曲奖、年度 （广东）最佳对唱歌曲银奖，她本人获得年度（香港）乐坛生力军奖 。2003年年初，她远赴日本接受训练，进修舞蹈；回港后，改变风格形象，随即在7月推出转型之作《Emme》专辑，环球唱片邀请了日本歌星松任谷由实为该专辑制作部分歌曲，而她也在改编自英国跳舞组合Sugababes的《Round Round》的主打歌《戒男》中以性感跳舞形象示人 ，该歌曲先后获得新城劲爆颁奖礼新城劲爆跳舞歌曲、十大劲歌金曲颁奖典礼最受欢迎改编歌曲演绎奖、第一届劲歌王年度总选最佳改编歌曲等奖项 。2004年9月，主持TVB音乐节目《劲歌金曲》 ；10月6日，助阵李克勤的“新城克勤音域无限音乐会” ；10月29日，发行专辑《Good Show》，延续舞曲风格，其中歌曲《好睇》获得新城劲爆跳舞歌曲、十大劲歌金曲颁奖典礼最受欢迎改编歌曲演绎奖 ；同年涉足影视圈，拍摄了一些小成本电影；还在11月出演了张卫健、容祖儿主演的足球题材励志喜剧《功夫足球》，在剧中饰演丑角贾如花 ；接拍了罗嘉良、吴镇宇等主演的喜剧《伙头智多星》。2005年3月，她在音乐先锋榜2004年度颁奖典礼中获得最佳舞台演绎奖 ；4月，与余文乐搭档出演由王晶执导的黑帮电影《黑白战场》，在片中饰演小玲 。2006年，首次出演古装剧《龙门驿站》，演绎打女形象 ；同年，加盟了由梁朝伟、金城武、徐静蕾等主演的犯罪题材电影《伤城》，在片中饰演金城武的女友 ；还与梁家辉合作拍摄了改编自真实故事的温情电影《欣月童话》，饰演梁家辉手下的新闻记者 。2007年，与台湾、日本等地演员合作，在接拍的动作电影《蝎子》中饰演同性恋角色 ；同年4月，她与吴建豪、陈国坤共同出演的动作片《功夫无敌》上映，她在片中饰演旧上海的名流歌女龙儿 。2008年5月，由她主演的喜剧电影《哈哈哈》上映，她在片中饰演的海归美女与别人合谋上演啼笑皆非的夺子大战，制作方还为她的长腿进行高额投保 。8月，回归乐坛，推出专辑《The Groove In Me》，主打电子舞曲，刘德华还为该专辑中首支国语歌曲《从没离开》填词 ，她凭借该专辑先后获得2008年度新城劲爆颁奖礼新城劲爆跳唱歌手、音乐先锋榜颁奖典礼先锋跳舞歌手 ，歌曲《渴求》获得2008年度十大劲歌金曲颁奖礼最受欢迎改编歌曲金奖 。2009年6月，她在第六届《劲歌王》全球华人乐坛总选颁奖典礼中获得最佳舞台演绎奖 。2010年11月27日，参加广州亚运会闭幕式文艺表演，与谭咏麟、李克勤、古巨基等歌手同台演唱压轴曲目《凯旋》 。2011年，在电影《喜爱夜蒲》中客串夜店老板娘一角 。