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”。