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。2010年,参演央视反特题材电视剧《还看今朝》。2011年,参演王静茹编剧、王小康导演的电视剧《闪婚》,她首次出演家庭情感伦理剧、饰演一个充当“第三者”的反面角色颜敏。2012年,拍摄都市情感剧《陪你到老》,和郭晓冬搭档饰演一对小夫妻。参演电视《不曾逝去的岁月》,饰演女特工陈如;参演抗战剧《独狼》出演女一号唐婕淑,一位潜伏在敌人内部的卧底。