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1996年，颜丹晨考进北京电影学院表演系。与黄晓明、赵薇、陈坤、郭晓东、何琳为同班同学。
1997年，参演周有朝的电影《背起爸爸上学》，饰演姐姐，她在甘肃的原型人物的老家住了半个月，这是颜丹晨的第一部电影。此片荣获首届北京市“文化艺术奖”、第五届“飞虎杯大学生电影节”的“评委会特别奖”、第29界瑞士吉福尼国际电影节“铜神鹰奖”、“第六届中国国际儿童电影节”的“优秀影片奖”，颜丹晨本人夺得儿童电影“童牛奖”最佳成人演员奖；同年，颜丹晨参演电影《花季·雨季》，凭借在片中的表现，夺得了当年的华表奖最佳新人奖。
2001年，在《大唐情史》里饰演杨妃。
2002年，参演偶像剧《对门对面》饰演王虹。
2004年，与刘晓庆、姜文合作古装剧《长河东流》，饰演陈圆圆。
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，颜丹晨凭借该片夺得第十二届“电影表演艺术学会奖”。
2009年，出演年代剧《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《密使2之江都谍影》，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。
2013年，参演反映常德保卫战的抗战史诗剧《勇士之城》，颜丹晨饰演一位巾帼勇士。与印小天合作主演农村妇女励志剧《油菜花香》，出演外表柔弱、内心坚强，一生坎坷，却自强不息的农村女性周英。
2016年，参演电视剧《杨光的快乐生活之好好先生》。参演年代电视剧《浪花淘尽》。主演的青春励志电视剧《好想好想爱上你》播出。10月17日，参演《欢喜密探》上线播出。
2017年，主演电视剧《北方大地》播出。
2018年，参演电影《又是一年三月三》。7月2日，参演的电影《李保国》在北京全国政协礼堂举行盛大首映式。8月29日，参演的电视剧《杨光的快乐生活之好好先生》播出。9月20日，担任制片人并主演的电影《米乐的完美夏天》开机。11月16日，参演的电影《梦境之源》上映，在剧中饰演李雪。
2019年，参加“百花迎春——中国文学艺术界2019春节大联欢”。6月6日，参演电影《移情大师》。同月，参加综艺节目《春妮的周末时光》。6月30日，参演的电视剧《那片花那片海》在中央电视台电视剧频道播出。8月29日，主演的电视剧《最美的安排》在中央电视台电视剧频道播出，在剧中饰演杨冰、杨清；9月17日，凭借电视剧《北方大地》获首届都匀电影电视节“匀芽奖”最佳女演员奖。9月30日，主演的电影《我是护旗手》开机。12月19日，获第六届中国电视好演员蓝组最佳女演员奖。
2020年，参加综艺节目《两地书》。5月2日，参加的综艺节目《旋转吧，假期》在央视综艺频道播出。8月5日，参演的电视剧《枫叶红了》定档在CCTV-1播出，在剧中饰演塔娜。8月20日，参演的电视剧《不负人民》开机，在剧中饰演周庆芳。
浦东人家2021
枫叶红了2020-8-5饰演塔娜导演哈斯朝鲁主演孟浩强、孙茜、王卓、吴连生
最美的安排2019-8-29饰演杨清导演刘国权主演范明、张大静、王建新、温玉娟
那片花那片海2019-6-30饰演郝宇导演祝君主演曾泳醍、张陆、林佑威、孙文婷
无名卫士2019-5-31饰演张岚导演武洪武主演张晞临、李乃文、叶静、胡丹丹
民族记忆2019饰演林茵导演张夷非主演孙淳、张子健、任天野、张雯
杨光的快乐生活之绅士品格2018-10-31饰演张娜导演杨议主演杨议、温兆伦、魏伊、张立
杨光的快乐生活之恋爱先生2018-9-26饰演张娜导演杨议主演杨议、温兆伦、魏伊、张立
杨光的快乐生活之好好先生2018-8-29饰演张娜导演杨议主演杨议、温兆伦、魏伊、张立
寻人大师2017-6-14饰演张晓芳导演李泽露主演胡耘豪、何花、钟镇涛、付嘉
北方大地2017-4-12饰演萨日娜导演哈斯朝鲁主演张国强、孟浩强、于俭、吴连生
浪花淘尽2017-3-30饰演曾思佳导演海顿主演海顿、杨峰、陈洁、金天
云上绣娘2017饰演冯小蝶导演赵力军主演王雨、李芯逸、姜文轩、方安娜
欢喜密探2016-10-17饰演新月客栈老板娘导演包贝尔主演包贝尔、柳岩、王鸥、包文婧
我和她的传奇情仇2016-1-20饰演萧岚导演陶秋普主演李健、史光辉、祖峰、周奇奇
抗倭英雄戚继光2015-12-24饰演王昱竹导演李惠民主演朱晓渔、李立群、于荣光、吕一
虎妈猫爸2015-5-3饰演于佳佳导演姚晓峰主演赵薇、佟大为、李佳、纪姿含
好想好想爱上你2015-4-27饰演刘月亮导演刘心刚主演张歆艺、黄觉、孙菲菲、黄勐
海岸线2015饰演田水草导演熊见平、刘居冠主演程煜、闫学晶、高强、许文广
油菜花香2014-9-13饰演周英导演李京、武洪武主演印小天、范雷、王丽云、梁天
深宅19272014-7-20饰演陈家三太太导演海顿主演李宗翰、刘雪华、杜源、海顿
产科男医生2014-5-7饰演孕妇导演周德华主演贾乃亮、李小璐、朱铁、郭凯敏
勇士之城2014-5-2饰演柳芬导演陈健主演钟汉良、王力可、林永健、杨烁
青春燃烧的岁月2014-4-29饰演梅修导演陈力主演许亚军、郭广平、颜世魁、黄湄媚
走出国门2014-4-4饰演徐秋爽导演戚健主演潘粤明、巫迪文、张潇恒、任山
返城年代2014-3-3饰演何凝之导演李文岐主演史光辉、朱杰、储小蕾、金鑫
密使2之江都谍影2013-12-21饰演陈如导演侯明杰主演于震、刘钧、王韦智、韩烨
陪你到老2013-10-23饰演周漫舟导演巴特尔主演郭晓东、侯角、冯丹滢、韦颢
莞香2013-10-14饰演易千枝导演王文杰主演曹颖、刘钧、午马、孙菲菲
铁血刀锋2013-4-16饰演陈静姝导演李强主演于滨、刘佩琦、李雯雯、谭歆柔
移情高手2021-1-22饰演-导演郑来志主演王智、高晓攀、于莎莎、衣云鹤
我是护旗手2020 主演傅程鹏、宗峰岩、杨明娜、韩远琪
麦穗黄了2019-5-28饰演-导演周友朝主演果靖霖、王大治、高海鹏、杨新鸣
梦境之源2018-11-16饰演李雪导演柳珂主演陈志朋、方中信、安琥、李彧
又是一年三月三2018-10-31饰演农香行导演马会雷主演刘之冰、田娜、于杪鑫、孙亮
李保国2018-7-25饰演郭素萍导演赵琦主演林永健、尤勇、侯天来、吴军
六年，六天2017-10-17饰演采访者文物工作者导演沈东主演王骁、姜瑞佳、吴刚、吴军
异闻录之灵瞳2017-1-13饰演妈妈导演徐子路主演吴兆琨、邓惠雯、练卓铭、代贺晶
夜·花火2017饰演岳竹导演高伟宁主演王挺、王同辉、徐洁儿、林笑石
爱情不等式2016-10-3饰演马景芳导演唐旭主演迟帅、高洋、李子雄、修睿
等你追我2014-11-21饰演吴梦瑶导演高根荣、谢亮宏主演顾易浩、耿黎明、杨大鹏、邵峰
我是中国人2012-4-19饰演宁毓导演刘观伟主演张岩、李乾铭、黄一飞
四个丘比特2010-4-9饰演白小白导演王才涛主演苏有朋、范明、于娜、侯剑
遥远的诺邓2009-6-13饰演樱子导演王亨里、王晨主演樊志起、李胜荣、杨薪瑜、邹宏斌
胡同里的阳光2008-11-14饰演娟子导演安战军主演辛柏青、戴娇倩、蒋若峰、戈治均
天堂凹2008-4-3饰演李雪梅导演安战军主演姚晨、吴军、高虎、龚德宝
呼我2001-2-23饰演柳丁导演阿年主演李梦男、嵇波
黄埔军人2001饰演虹云导演宁海强主演何政军、许还山、刘之冰、王强
刘天华2000饰演殷尚真导演郑洞天主演陈军、谢尔盖·阿什马林、张娜、陶蓉
背起爸爸上学1998-10-19饰演姐姐导演周友朝主演赵强、张嘉译、江化霖、马恩然
2019 第1届都匀电影电视节影视剧竞赛单元最佳女演员奖 北方大地 （获奖）
2014 第6届新农村电视艺术节最佳女主角奖 油菜花香 （获奖）
2009 第12届中国电影表演艺术学会金凤凰奖表演学会奖 遥远的邓诺 （获奖）
1999 第8届中国电影童牛奖优秀成人演员奖 背起爸爸上学 （获奖）
1998 第4届中国电影华表奖电影新人奖 花季雨季 （获奖）
2019-12-19 第六届中国电视好演员年度盛典“蓝组”最佳女演员 （获奖）
2018 全国三八红旗手称号 （获奖）
2000 《羊城晚报》评选为“我最喜爱的改革开放银幕形象”之一 （获奖）
毕业于北京电影学院表演系的颜丹晨与赵薇、何琳被誉为北影三朵花；颜丹晨属于认真演戏、踏实做人的演员，出道多年既没有绯闻，又不靠炒作，凭借演技说话，靠自己多部影视作品让观众熟悉起来（新浪娱乐）。
颜丹晨就如她的名字，似早上的红霞，有点清冷，有点温暖，充满温暖（新浪娱乐）；她在多变的演艺圈中沉浮，却仍保有“玉女”气韵（新浪娱乐）。颜丹晨的古装扮相十分美丽动人，她饰演的嫦娥有一种淡淡的凄美和哀怨，再加上清新气质和淡雅妆容，是最合适的嫦娥（新华华人）。
