从小就多才多艺的黄璐有着一副好嗓子，也因此从初中起就是班里的文艺委员，她担任领唱的节目还在成都市举办的合唱比赛中获过奖 。2003年，黄璐如愿考上北京电影学院表演系本科班。2007年毕业 。
2005年，还在上大学的黄璐出演了章明执导的电影《结果》 ，她被选中出演女二号单海燕 。2006年，在林黎胜执导的数字电影《一半一半》中饰演胡盈盈[16-17] ；2月14日，由章家瑞执导的爱情片《芳香之旅》上映，黄璐在片中饰演女二号小英子 。
2008年，黄璐签约美国经纪公司CAA ；6月22日，在由侯亮执导的喜剧片《大厨小兵》中饰演女主角笑笑 ；同年，与王同辉、杜志国合作出演了刑侦题材电视剧《正义的重量》，黄璐在剧中饰演刁蛮任性、敢爱敢恨的“官二代”赵妍，这是她首部电视剧作品 。
2009年1月，主演剧情片《沉默的呼喊》，片中饰演一名小山村的哑女 ；4月10日，与邵汶合作主演了爱情片《追梦人》，片中饰演梦想成为摄影师的女孩文仪 ；8月14日，黄璐与郭小橹导演合作的剧情片《中国姑娘》在第62届洛迦诺国际电影节首映，她在片中饰演对现实充满幻想、一心要出国的乡下女孩李梅 ；同年9月，其主演的剧情片《世界之间》入围了第66届威尼斯国际电影节主竞赛单元 。
2011年，与姚安濂、王德顺合作出演剧情片《这里，那里》 。2013年4月28日，与叶山豪合作主演的奇幻喜剧片《石器时代之百万大侦探》上映，片中饰演一名资深背包客边小茶 ；9月20日，与张书豪合作主演的爱情喜剧片《对面的女孩杀过来》上映，黄璐在片中饰演说话大大咧咧、毫不做作的北京姑娘秦朗 ；同年，在剧情片《坠落》中饰演一位单纯善良、到迪拜追寻梦想的女孩丫丫 。
2015年3月16日，黄璐凭借《推拿》、《云的模样》两部电影中的表现获得第6届青年电影手册“年度突破表演奖” 。2016年，其主演的剧情片《一只黄鸟》入围了第69届戛纳国际电影节影评人周长片竞赛单元，黄璐在片中饰演一位迫于生存压力，决定背井离乡去打工的单身母亲 ；5月27日，其主演的文艺片《山那边有匹马》上映，片中饰演志愿者女教师艾美 ；同年，在剧情电影《归去》中饰演一位四川保姆云姐 。
2018年，黄璐开始尝试科幻片，她主演了《机械姬》、《苏曼殊》等 ；1月23日，与高群书导演合作的剧情片《刀尖》开机 ；2月，主演警匪片《重返铁柱山》 ；3月30日，黄璐主演的同性题材电影《三伏天》上映，她在片中饰演为了谋生在夜场跳热舞的女子璐璐 ；6月15日，在上映的犯罪悬疑片《血十三》中饰演了思维敏捷、身手不凡的女刑警邢敏 ；同年，主演由何蔚庭执导的犯罪剧情片《幸福城市》 。
2020年1月7日，与高群书导演合作的警匪动作片《三叉戟》杀青 ；3月18日，与瑞茜·威瑟斯彭、凯丽·华盛顿合作主演的美剧《星星之火》首播，这是黄璐首次参演美剧，而她则在剧中饰演一名单亲妈妈 ；9月，加盟导演选角真人秀节目《演员请就位第二季》 ；10月26日，主演的电影《风华正茂的我们》宣布开机。
2021年2月26日，其主演的剧情电影《郊区的鸟》上映，片中饰演女主角燕子 ；6月11日，主演的剧情电影《夏夜骑士》上映，在片中一位单身教师 ；7月9日，其参演的抗疫题材医疗片《中国·医生》上映 。
家庭
黄璐与范玮
感情
2018年6月6日，黄璐与男演员范玮在北京举行婚礼，而他们的女儿Ava则作为小花童送上了婚戒 。2019年12月16日，黄璐宣布与范玮离婚 。
黄璐性格亲和、不介意形象，她的表演自然灵动，可坚毅亦可细腻。在擅长的艺术片里，她传递出表面风平浪静、实则暗流涌动的张力。而在为她带来最初声望的《盲山》和《演员的诞生》舞台上，她则表现出纪实和剧情电影里最难能可贵、又最打动人心的真实。聚光灯外的她率性活泼、举重若轻（《南方人物周刊》评） 。
作为地地道道的四川人，黄璐身上也有着川妹子直爽火辣的个性（《华西都市报》）评 。而作为实力派演员，她凭借自己独特清新的气质 ，和极具潜力的表演走出了一条截然不同的电影路 （新浪娱乐、凤凰网）评。
黄璐是中国内地女演员中最不走寻常路的一位，她在电影《推拿》、《云的模样》中的表演极具突破性、专业且精准，获得年度突破表演奖实至名归（腾讯娱乐—《青年电影手册》组委会）评 。
