颜丙燕生于中国北京，6岁开始学舞蹈，11岁考进北京歌舞团，通过专业的舞蹈训练，成为一名职业舞者。

1994年，中国香港和内地合拍电影《追捕野狼帮》，原定的中国香港女演员由于档期原因不能参演，颜丙燕获得参演机会，在剧中担任第一女主角饰演一个女特警队长，这是她的首部电影作品。

1995年，参演首部电视剧《甘十九妹》。

1997年，参演《红十字方队》夺得第16届中国电视金鹰奖最佳女配角奖。

2001年，参演江珊、李幼斌主演的电视剧《永不放弃》，饰演王现代一角。

2002年8月，在陈坤、林心如、杨雪的主演电视剧《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”。

2012年11月，主演的电影《万箭穿心》上映，获得中国电影导演协会、北京大学生电影节、电影百合奖、北京国际电影节“天坛奖”、华语电影传媒大奖、中国电影华表奖最佳女主角奖，2013年12月，颜丙燕凭借在电影《万箭穿心》斩获首届伦敦国际华语电影节最佳女主角，夺得“金骑士”奖杯。

2014年3月，与王刚领衔主演黄力加执导的电视剧《家宴》在北京、广东、江西、湖北卫视播出，颜丙燕饰演一度陷入事业、感情、家庭危机的冯大米。4月，出席第四届北京国际电影节天坛奖颁奖典礼，为章子怡颁奖。6月，受聘担任第17届上海国际电影节亚洲新人奖评委。

2015年9月16日，颜丙燕连同王德顺、李乃文、王晴等主演的电影《养老计划》在京举行开机仪式。

2016年，颜丙燕凭借电影《盛先生的花儿》获得第19届上海国际电影节电影频道传媒关注单元“最受传媒关注女主角”荣誉。

2017年4月，出演电影《香港大营救》。8月，出演电视剧《阳光法庭》

2018年，零台词出演电影《冬去冬又来》。

北京国际电影节-天坛奖

• 2013第3届北京国际电影节-天坛奖最佳女主角奖万箭穿心（获奖）

中国电影华表奖

• 2013第15届中国电影华表奖最佳女主角奖万箭穿心（获奖）

中国电影金鸡奖

• 2013第29届中国电影金鸡奖最佳女主角奖万箭穿心（提名）
• 2011第28届中国电影金鸡奖最佳女主角奖守护童年（提名）
• 2007第26届中国电影金鸡奖最佳女主角奖爱情的牙齿（获奖）

中国电影导演协会

• 2013第4届中国电影导演协会年度女演员奖万箭穿心（获奖）

华语电影传媒大奖

• 2013第13届华语电影传媒大奖最佳女主角奖万箭穿心（获奖）

北京大学生电影节

• 2013第20届北京大学生电影节最佳女主角奖万箭穿心（获奖）

中国电视金鹰奖

• 1998第16届中国电视金鹰奖最佳女配角奖红十字方队（获奖）

中国电视剧飞天奖

• 2011第28届中国电视剧飞天奖优秀女演员奖远山的红叶（提名）

上海电视节-白玉兰奖

• 2008第14届上海电视节-白玉兰奖最佳女演员奖女人一辈子（提名）

电视电影百合奖

• 2013第13届电视电影百合奖最佳女主角奖万箭穿心（获奖）

伦敦国际华语电影节

• 2013第1届伦敦国际华语电影节-金骑士奖最佳女主角奖万箭穿心（获奖）

中国电影表演艺术学会金凤凰奖

• 2017第16届中国电影表演艺术学会金凤凰奖学会奖因为谷桂花（获奖）
• 2009第12届中国电影表演艺术学会金凤凰奖学会奖牛郎织女（获奖）

其他表演奖项

• 2015-00第5届北京影视春燕奖双十佳电影工作者（获奖）
• 2013-03青年电影手册2012年华语年度最佳女演员万箭穿心（获奖）
• 2012-09第4届新农村电视艺术节金牛奖最佳女主角奖满秋（获奖）
• 2012-00第5届中国电影金猛龙奖最佳女主角奖万箭穿心（获奖）
• 2011-12第5届中国华鼎奖百姓喜爱的十佳影视明星借枪（获奖）
• 2011-06第11届中国国际儿童电影节最佳成人演员奖守护童年（获奖）
• 2010-09第4届中国华鼎奖观众最喜爱的女演员奖远山的红叶（获奖）

综合类

• 2015第四届全国中青年德艺双馨文艺工作者（获奖）
• 2014第一届中国演员行业形象金榜（获奖）
• 2001“MSN时尚大典”荣获“风尚魅力明星”奖（获奖）
• 2000中国大众电视“我最喜爱的影视明星”（获奖）

公益类

• 2013屈正爱心基金会公益盛典2012年度“大爱心动奖”（获奖）

上海国际电影节

• 2016第19届电影频道传媒关注单元“最受传媒关注女主角”《盛先生的花儿》（获奖）

颜丙燕是一个在镜头前发光的演员，私底下穿着羽绒服的身影娇小的如邻家女孩，而镜头里，那个穿着旗袍，时而妩媚，时而大气的奇女子，却在她的塑造下熠熠生辉。

因在电影《万箭穿心》中“演活了”李宝莉一角，颜丙燕一度被媒体称为中国的“梅丽尔·斯特里普”；从《爱情的牙齿》中那个敢爱敢恨的北京姑娘钱叶红，到《守护童年》中对服刑人员子女全情投入的女警官薛子莹，再到《万箭穿心》中百折不挠的女扁担李宝莉，颜丙燕在对每一个角色的塑造上都倾尽所有，力求做到最好。