2006年5月在雅虎搜索网、浙江卫视、华谊兄弟联合主办的雅虎搜星比赛中,赵丽颖凭借良好表现以及投票网友的支持,最终获得冯小刚组冠军,因而出演冯小刚执导的千万广告《跪族篇》的女主角,被华谊兄弟签下。
凭借在华谊公司内部表演汇报上的出色表现,赵丽颖得到大型古装史诗巨制《南越王》导演的关注,并最终获得《南越王》中男一号吕良伟的小皇后一角,与唐国强、王刚等大腕同台。
2006年11月,加盟由张国立、蒋雯丽倾情主演的50集电视连续剧《金婚》,饰演蒋雯丽14至17岁的三女儿多多,12月,与王刚、宁静、唐国强携手,出演古装剧《南越王》,2007年又接拍了《春去春又回》饰演任洁儿,2008年接《锁清秋》饰演安以轩的丫鬟文雁 ;2009年出演了由日本同名畅销小说改编的电视剧《苍穹之昴》中的玲儿一角。
离开华谊后,赵丽颖加盟北大星光集团,受到重点培养,很快成为北大星光当家小花旦。2010年,在《佳期如梦》中一改往日的玉女形象,挑战性格叛逆、迷恋朋克的90后女孩ANN,剧中与邱泽饰演的男主角阮正东上演暗恋戏码。同时赵丽颖日渐熟稔的演技得到了导演李少红的青睐,在新版《红楼梦》中饰演小“邢岫烟”。
2011年对赵丽颖来说,是个事业上的巨大转折点。这年,她签约海润影视集团,并凭借《新还珠格格》中的晴儿一角一举成名,收获大量粉丝。
2013年,打开名气的赵丽颖出演了古装传奇剧《陆贞传奇》,首次担任女主角挑大梁。该剧在湖南卫视播出后,立马以破三的收视率占据同时段卫视台收视榜首,赵丽颖也凭借在剧中的出色演绎,一举跻身新生代“四小花旦”之列 。
2013年7月,赵丽颖再次担纲古装剧女主角,在古装大戏《追鱼传奇》中饰演了机灵可爱的女主角鲤鱼精红绫;同年8月,电影《宫锁沉香》上映,赵丽颖颠覆以往的甜美形象出演反派角色琉璃。
2014年3月,赵丽颖主演的电视剧《妻子的秘密》在湖南卫视黄金档播出,剧中赵丽颖饰演了性格隐忍、善良贤惠的妻子江百合,这也是她第一次出演现代戏女主角。
2014年7月,由赵丽颖、张翰主演的电视剧《杉杉来了》在江苏卫视幸福剧场首播,引起热议,随后该剧又在山东卫视、东南卫视轮番上映,赚足了话题与收视率。
2015年,赵丽颖又与霍建华搭档出演了传奇古装大戏《花千骨》,其在剧中饰演的“花千骨”一角惊艳了不少观众,连日霸占热门话题榜。