4岁半的时候，关晓彤和父亲关少曾一起拍戏 。
2003年，出演剧情片《电影往事》，在剧中饰演天真无邪，热爱电影的童年江玲玲；11月，与郭晓东、李佳合作出演乡村爱情文艺片《暖》，在剧中饰演暖的女儿丫 ；同年，出演王珈执导的剧情片《惊心动魄》。
2005年，出演陈凯歌执导的奇幻动作片《无极》，在片中饰演小时候的倾城；同年，出演家庭伦理剧《回家》 。
2006年，出演张延斌执导的数字电影《惟有承诺留我心》，饰演小时候的韩雪婷；同年，与董洁、潘粤明合作出演年代情感剧《红衣坊》，饰演富家小姐赵雪茗。
2007年，在张琦执导的悬疑惊悚片《救我》，饰演善良可爱的小雪；4月，搭档张嘉益出演家庭伦理剧《温暖》；5月，与张嘉益、李小冉合作出演《为爱结婚》，饰演学生陆蓓蓓；6月，与邱心志、田海蓉合作出演年代情感剧《旗袍》；随后，与李冰冰、黄海冰共同出演古装青春励志剧《再生缘》，饰演童年孟丽君；同年，搭档姚芊羽出演悲情励志剧《笑着活下去》在刷中饰演少年小晏阳 。
2009年，与周杰伦、林志玲合作出演寻宝探险片《刺陵》，饰演小时候的蓝婷 ；2月，与林心如、刘涛共同出演古装爱情剧《大理公主》饰演贫苦寡妇杨玉姣的女儿杨阿细；同年，出演韩三平执导的纪录片《春蕾绽放》，饰演春蕾班的少数民族学生农小梅 ；11月，与刘佳、李幼斌合作出演谍战剧《密战》，饰演武梅的女儿；同年，还参演了董志强执导的家庭伦理剧《故梦》。
2010年1月，在都市情感剧《突然心动》中，饰演肖关鹏的女儿肖娅 ；12月，客串冯小刚执导的喜剧爱情片《非诚勿扰2》 。
2011年，参演安建执导的年代商战剧《向东是大海》；11月，与陈思斯、巫刚共同出演《戈壁母亲》，饰演小时候的钟柳；11月30日，参演的电视剧《妈祖》，饰演少年妈祖 ；同年，与毛俊杰、朱刚日尧共同出演古装传奇剧《孔子春秋》，饰演年少的小姜 。
2012年，出演爱情神话片《画皮Ⅱ》，饰演少年靖公主 ；9月，出演吴永伦执导的校园清新偶像剧《101次告白》，饰演表面上有着富家千金的任性和傲慢，实则是率真善良的朱贝贝 。
2013年，与刘德华、林志玲合作出演动作科幻片《天机·富春山居图》 ；8月，与方力申、张馨予合作出演悬疑爱情片《致命闪玩》，在片中饰演初中女生。
2014年2月，与王志文、李小冉合作出演家庭情感喜剧《大丈夫》，在剧中饰演王志文的女儿欧阳淼淼 ；3月，与张嘉益、闫妮合作出演都市时尚情感剧《一仆二主》，饰演杨树的女儿杨树苗 。
2016年5月31日，与孙红雷、江疏影、张艺兴合作主演都市爱情剧《好先生》首播 ，在剧中饰演冷漠叛逆、不爱说话的彭佳禾 ，并凭借该剧获得第23届上海电视节-白玉兰奖最佳女配角奖 ；1月11日，在情感剧《搭错车》中饰演心地善良、为人仗义的阿美 ；随后，主演清新校园喜剧《老师晚上好》，饰演活力四射、敢爱敢恨的学生林夏 ；2月7日，首次参加中央广播电视总台春节联欢晚会，与郭冬临、马天宇等人合作表演小品《是谁呢》 ；4月20日，主演年代情感励志剧《我们的纯真年代》播出 ，在剧中饰演尤玲之女苦瓜；7月20日，领衔主演的古装剧《九州·天空城》播出，在剧中饰演天真无邪且神秘的星流花神易茯苓 。
关于你和我的故事
2018年1月14日，与宋威龙搭档主演的古装爱情剧《凤囚凰》首播 ，在剧中饰演刘楚玉 。随后，与盛一伦、张天爱合作主演现代励志轻喜剧《如果可以，绝不爱你》 ；4月30日，关晓彤参加央视五四晚会录制，并在晚会上获得了“五月的鲜花”优秀青年演员称号 ；6月8日，主演的青春爱情片《一纸婚约》上映，在片中饰演张辉的女儿王小相，她也凭借该片获得第9届澳门国际电影节最佳女配角奖提名[57-58] ；7月23日，与鹿晗搭档主演的青春热血格斗剧《甜蜜暴击》在湖南卫视播出，她在剧中饰演性格坚强独立，但外表冷漠的女子方宇 [59-60] ；9月30日，主演的由张艺谋执导的武侠动作片《影》全国上映，而她在片中饰演娇蛮少女青萍 。
2019年1月4日，关晓彤为中国电影频道评选的演技派新生代四小花旦最终人选 ；2月1日，作为“固定王牌MC”参加暖情互动挑战类棚内综艺节目《王牌对王牌第四季》 ；2月4日，参加中央广播电视总台春节联欢晚会，关晓彤与韩雪、王嘉、魏大勋、台风少年团演唱歌曲《青春畅想》；4月，关晓彤参加北京卫视明星跨界家装改造真人秀节目《向往的星居》的录制 ；9月16日，为《我和我的祖国》“音为有你”主题音乐活动，翻唱经典歌曲《听妈妈讲那过去的事情》 ；12月19日，获得第六届中国电视好演员年度盛典“绿组”最佳女演员奖[65-66] ；12月31日，关晓彤参加央视跨年盛典，并和魏大勋演唱歌曲《世界上唯一的花》[67-68] ；同日，参加2020BTV环球跨年冰雪盛典，关晓彤与张若昀演唱歌曲《说唱北京事儿》 。
2020年1月25日，参加2020年北京广播电视台春节联欢晚会 ，关晓彤与大张伟演唱歌曲《撒花儿》 ；2月21日，再度作为“固定王牌MC”参加暖情互动挑战类棚内综艺节目《王牌对王牌第五季》[72-73] ；4月，主演家庭都市剧《什刹海》，剧中饰演庄志存的女儿庄晓晓[74-75] 。7月14日，主演黎志执导的青春爱情剧《二十不惑》开播，在剧中饰演傲娇叛逆，爱打扮爱美妆梁爽[76-77] ；9月17日，发布个人全新单曲《Isee》；9月30日，参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，与吴磊合唱歌曲《微微》[78-79] ；10月1日，参加2020年中央广播电视总台中秋晚会，与廖昌永合唱歌曲《归乡》 ；10月28日，参加浙江卫视原创室内竞技真人秀节目《王牌对王牌第六季》的录制 ；10月30日，与黄景瑜领衔主演的爱情喜剧片《月半爱丽丝》上映，在片中饰演胖女孩林晓曦 ；11月21日，参加中央广播电视总台央视综合频道大型文化节目《故事里的中国第二季》录制，并在节目中饰演都贵玛 。12月31日，参加浙江卫视抖音《“美好有你”浙江卫视2020-2021跨年晚会》 ；同日，参加央视跨年晚会《启航2021——中央广播电视总台跨年盛典》 ；随后，加盟《2021迎冬奥相约北京BRTV环球跨年冰雪盛典》 。
2021年1月18日，主演的电视剧《我就是这般女子》在腾讯视频播出，剧中饰演富贵千金班婳[87-88] ；1月21日为网络剧《我就是这般女子》演唱插曲《醉清欢》 ；1月29日，连续三年作为“固定王牌MC”参加暖情互动挑战类棚内综艺节目《王牌对王牌第六季》 ；2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与刘德华、王一博表演创意节目《牛起来》 ；2月12日，参加《2021年北京广播电视台春节联欢晚会》，与刘涛、巴图共同演绎歌舞节目《新春蹦吧》 ；3月1日，主演的电视剧《曾少年》宣布开机 ；5月4日，受邀参加《奋斗正青春——2021年五四青年节特别节目》，并与王俊凯共同演唱了歌曲《燃烧的雪花》 ；5月25日，参演的重大革命历史题材剧《光荣与梦想》在北京卫视和东方卫视播出 。6月14日，参演的电视剧《胡同》开机，在第三篇章里饰演女主“林悦” ；9月21日，参加“湾区升明月”2021大湾区中秋电影音乐晚会，与郑凯、景甜等共同演唱开场歌曲《天涯共此时》 ；10月15日，出演的电影《图兰朵：魔咒缘起》上映，关晓彤在片中饰演图兰朵公主 。
关晓彤出生于北京一个艺术世家，祖父关学曾是北京琴书大师，父亲关少曾是影视演员 。
关晓彤高中就读于北京师范大学附属中学。2016年7月，高考总分为552分，其中语文114分，数学131分，外语126分，文科综合181分；以专业课、文化课双第一的成绩被北京电影学院录取 。
2017年10月8日，鹿晗在微博公开与关晓彤的恋情，关晓彤也发微博回应，而后鹿晗工作室对媒体称恋情属实 。
2017年3月3日，与王俊凯、王嘉一起作为世界野生动植物日青年行动倡导者，拍摄公益广告 ；5月4日，参加中央电视台“五四晚会”活动，并获得团中央“五四优秀青年”称号 ；6月1日，与易烊千玺、王嘉被视觉艺术家陈漫授予世界卫生组织中国控烟倡导者称号，并拍摄公益广告 ；6月24日，与成龙、黄晓明、李冰冰等32位电影人一同出演《光荣与梦想--我们的中国梦系列公益片》 ；11月16日，关晓彤与吴牧野、易烊千玺等合作的第30个世界艾滋病日公益主题歌《拥抱你》发布 ；11月18日，被世界卫生组织任命为“世界卫生组织中国健康特使” 。
2018年1月31日，《中国慈善家》揭晓了“2017中国慈善名人榜”，关晓彤排名第29 ；9月2日，《中国影视明星社会责任研究报告（2017-2018）》发布，关晓彤位居第十名 ；10月29日，世界卫生组织中国健康特使、中国青年演员关晓彤亮相于美国纽约的联合国总部，致力于消除公众对艾滋病病毒感染者的歧视，并接受联合国新闻处专访 ；10月21日，关晓彤受聘担任中国国际进口博览会上海青年推广大使。
2021年7月，因河南抗洪救灾，关晓彤向郑州市红十字会捐赠100万人民币。
关晓彤一向古灵精怪，有时是贴心小棉袄的乖乖女，有时是处处给亲爹下绊子的“坏女孩”，形象多变却不乏机灵可爱。她在《我们的纯真年代》中，从叛逆少女到贴心女儿，表演流畅自然，再加上她对细微末节恰到好处的拿捏总是让人对这个角色感同身受，得到了不少观众的赞美 。（新浪娱乐评）
关晓彤亭亭玉立的形象深入人心，她从国民闺女变身最具潜力演员，一路成长惊人，而且她在不断与孙红雷、张嘉译、王志文、李小冉等国内演员合作对戏后，她的演技突飞猛进，并且她也不再满足乖巧可爱的荧幕形象，渴望突破自己，使得她的戏路越走越宽，星途越来越坦荡 。（腾讯娱乐评）
2019年2月16日，中国残疾人艺术团发声明称关晓彤在《王牌对王牌》节目中表演的舞蹈《千手观音》涉嫌侵权。声明中称中国残疾人艺术团拥有舞蹈《千手观音》的版权，心灵之声残疾人艺术团表演的《千手观音》未经著作权人授权许可。舞蹈《千手观音》编导为张继刚导演，而非节目字幕中标注的茅迪芳，并表示将保留进一步追究法律责任的权利。
