2005年,参演《精卫填海》饰演素女;参演的35集新编古装神话剧《宝莲灯》在中国中央电视台电视剧频道播出,颜丹晨饰演嫦娥,该剧平均收视达到5.4%,最高收视9.1%,名列当年央视8套的电视剧收视冠军,荣获第十一届亚洲电视大奖“最佳电视剧奖等”。
2006年,颜丹晨参演《范府大院》饰演念春;主演的青年励志剧《别问我是谁》,饰演从小失去父亲、
积极把握自己人生的“李楠”;参演《女子戏班》,首次体验越剧人生。2007年,颜丹晨拍摄假日剧《丁家有女喜洋洋》,在该剧中扮演大姐画家丁言,与杨恭如、黄圣依扮演的二女儿、三女儿组成丁家三姐妹。
2008年,参演以反应大理白族群众保护传统文化为主题的民族电影《遥远的诺邓》,颜丹晨在影片中饰演了一个学习美术,并到了邓诺深山支教的白族姑娘樱子。后来樱子渐渐被邓诺吸引,并为这里的文化而折服,最终利用自己的特长保护了诺邓古学堂。颜丹晨以朴实的形象出演了樱子这一形象,凭借电影《遥远的诺邓》夺得第十二届“电影表演艺术学会奖”。
2009年,出演年代剧《特战风云》(原名《女人树》),饰演女一号乔小燕,剧中
颜丹晨演绎的女主角从少女跨度到两鬓斑白的老人。 参演海顿执导的都市现代剧《真相》,饰演一位遭遇家庭“冷暴力”的建筑设计师林洁。