1997年拍攝“水晶之戀”的廣告進入娛樂圈。1998年拍第一部戲《貧嘴張大民的幸福生活》而被觀眾認識。2003年主演《少年天子》中烏雲珠一角而走紅；2005年主演古裝神話劇《聊齋》和《歡天喜地七仙女》；2008年出演民國劇《最後的格格》；2009年主演的民國劇《玫瑰江湖》和情感劇《孽緣》以及2010年主演的偶像劇《愛要有你才完美》和神話劇《天師鍾馗》均獲得同時段收視冠軍。2006年霍思燕主演電影《我要成名》，憑藉該片入圍第二十六屆中國香港金像獎最佳新人獎和中國香港電影金紫荊獎最佳新人獎，並獲得中國電影導演協會最佳新人銀獎；2010年憑藉《迷城》入圍上海國際電影節最佳女主角獎；2011年憑藉電影《夢遊3D》入圍東京國際電影節最佳女主角獎。
2013年與演員杜江結婚並於9月19日生下一子，同年12月復出拍攝的愛情喜劇《愛情面前誰怕誰》播出。2014年11月主演生活劇《再見，老婆大人》。2015年2月12日，主演電視劇《草帽警察》在央視首播；5月9日獲得第二屆中美國際電視節最佳女主角獎。2016年出演情感劇《北京遇上西雅圖》；10月20日，霍思燕獲得2016網易時尚跨界盛典年度最具魅力女明星大獎。
1997年拍攝“水晶之戀”的廣告進入娛樂圈。1998年拍第一部戲《貧嘴張大民的幸福生活》而被觀眾認識。2003年主演《少年天子》中烏雲珠一角而走紅；2005年主演古裝神話劇《聊齋》和《歡天喜地七仙女》；2008年出演民國劇《最後的格格》；2009年主演的民國劇《玫瑰江湖》和情感劇《孽緣》以及2010年主演的偶像劇《愛要有你才完美》和神話劇《天師鍾馗》均獲得同時段收視冠軍。2006年霍思燕主演電影《我要成名》，憑藉該片入圍第二十六屆中國香港金像獎最佳新人獎和中國香港電影金紫荊獎最佳新人獎，並獲得中國電影導演協會最佳新人銀獎；2010年憑藉《迷城》入圍上海國際電影節最佳女主角獎；2011年憑藉電影《夢遊3D》入圍東京國際電影節最佳女主角獎。
2013年與演員杜江結婚並於9月19日生下一子，同年12月復出拍攝的愛情喜劇《愛情面前誰怕誰》播出。2014年11月主演生活劇《再見，老婆大人》。2015年2月12日，主演電視劇《草帽警察》在央視首播；5月9日獲得第二屆中美國際電視節最佳女主角獎。2016年出演情感劇《北京遇上西雅圖》；10月20日，霍思燕獲得2016網易時尚跨界盛典年度最具魅力女明星大獎。