1996年，顏丹晨考進北京電影學院表演系。1997年參演周有朝的電影《背起爸爸上學》，飾演姐姐，她在甘肅的原型人物的老家住了半個月，這是顏丹晨的第一部電影。此片榮獲首屆北京市“文化藝術獎”、第五屆“飛虎杯大學生電影節”的“評委會特別獎”、第29界瑞士吉福尼國際電影節“銅神鷹獎”、“第六屆中國國際兒童電影節”的 “優秀影片獎”，顏丹晨本人奪得兒童電影“童牛獎”最佳成人演員獎；同年，顏丹晨參演電影《花季·雨季》，憑借在片中的表現，奪得了當年的華表獎最佳新人獎。 ?

　　2001年，在《大唐情史》里飾演楊妃。2002年參演偶像劇《對門對面》飾演王虹。 ?2004年，與劉曉慶、姜文合作古裝劇《長河東流》，飾演陳圓圓。 ?2005年，參演《精衛填海》飾演素女；參演的35集新編古裝神話劇《寶蓮燈》在中國中央電視臺電視劇頻道播出，顏丹晨飾演嫦娥，該劇平均收視達到5.4%，最高收視9.1%，名列當年央視8套的電視劇收視冠軍，榮獲第十一屆亞洲電視大獎“最佳電視劇獎等”。 ? ?

　　2006年，顏丹晨參演《范府大院》飾演念春；主演的青年勵志劇《別問我是誰》，飾演從小失去父親、積極把握自己人生的“李楠”；參演《女子戲班》，首次體驗越劇人生。 ?2007年，顏丹晨拍攝假日劇《丁家有女喜洋洋》，在該劇中扮演大姐畫家丁言，與楊恭如、黃圣依扮演的二女兒、三女兒組成丁家三姐妹。 ?

　　2008年，參演以反應大理白族群眾保護傳統文化為主題的民族電影《遙遠的諾鄧》，顏丹晨在影片中飾演了一個學習美術，并到了鄧諾深山支教的白族姑娘櫻子。后來櫻子漸漸被鄧諾吸引，并為這里的文化而折服，最終利用自己的特長保護了諾鄧古學堂。顏丹晨以樸實的形象出演了櫻子這一形象，憑借電影《遙遠的諾鄧》奪得第十二屆“電影表演藝術學會獎”。 ?

　　2009年，出演年代劇《特戰風云》（原名《女人樹》），飾演女一號喬小燕，劇中顏丹晨演繹的女主角從少女跨度到兩鬢斑白的老人。 ?參演海頓執導的都市現代劇《真相》，飾演一位遭遇家庭“冷暴力”的建筑設計師林潔。 ?

　　2010年，參演央視反特題材電視劇《還看今朝》。 ? 2011年，參演王靜茹編劇、王小康導演的電視劇《閃婚》，她首次出演家庭情感倫理劇、飾演一個充當“第三者”的反面角色顏敏。 ?

　　2012年，拍攝都市情感劇《陪你到老》，和郭曉冬搭檔飾演一對小夫妻。 ?參演電視《不曾逝去的歲月》，飾演女特工陳如；參演抗戰劇《獨狼》出演女一號唐婕淑，一位潛伏在敵人內部的臥底。 ?

　　2013年，參演反映常德保衛戰的抗戰史詩劇《勇士之城》，顏丹晨飾演一位巾幗勇士。 ?與印小天合作主演農村婦女勵志劇《油菜花香》，出演外表柔弱、內心堅強，一生坎坷，卻自強不息的農村女性周英。 ?

　　2016年，參演電視劇《楊光那些事》 ?。參演年代電視劇《浪花淘盡》 ?。主演的青春勵志電視劇《好想好想愛上你》播出 ?。