霍思燕出生于北京市海淀区的一个知识分子家庭，从小一直和爷爷奶奶生活在一起。1997年，在一个艺术节上，一位导演发现了霍思燕，几天后，便通知霍思燕去参加“水晶之恋”的广告面试，结果霍思燕被选中拍摄了《泰坦尼克》电影随片广告 。
2001年，与俞飞鸿、何中华合作出演古装武侠剧《三少爷的剑》，饰演纪纲的妹妹纪情；同年，与张铁林、王刚、张国立合作出演古装喜剧《铁齿铜牙纪晓岚》。
2002年，与刘小峰、于波、唐国强合作出演民国爱情剧《女人汤》，在剧中饰演爱恨强烈、恩怨分明的高子，而这也是霍思燕首次饰演反派角色。
2003年，霍思燕首次担任女主角，与邓超、潘虹、郝蕾合作主演古装情感剧《少年天子》，饰演忍辱负重、才貌双全的乌云珠 。2005年，与蒋欣、杨蕊、六小龄童合作主演古装神话情感剧《欢天喜地七仙女》，在剧中饰演女主角七仙女紫儿 。
2006年，与林志颖、杨幂合作出演古装神话剧《新聊斋志异》，饰演女鬼秋荣 ；5月，霍思燕首次担任女一号，主演都市偶像剧《像风一样离去》，饰演常常受到后母的虐待，苦不堪言乔可欣 ；随后，与邱心志、戴春荣合作主演古装悬疑剧《杨乃武与小白菜》，饰演性格上刚柔相济，不肯向命运低头的小白菜 ；7月，在古装情感剧《大清后宫之还君明珠》中饰演戏班班主的女儿沈吟秋 。
霍思燕
2007年，凭借青春喜剧片《我要成名》入围第二十六届中国香港金像奖最佳新人奖 、中国香港电影金紫荆奖最佳新人奖提名 ，以及中国电影导演协会最佳新人银奖 ；同年，在年代战争剧《西安事变》中饰演张学良的二夫人赵一荻 。
2009年，与钟汉良、何晟铭、孙菲菲合作主演民国爱情剧《玫瑰江湖》，在剧中饰演济世山庄的大小姐君绮罗 ；同年，搭档冯绍峰合作主演家庭伦理剧《夫妻一场》，饰演在北京读完大学后回乡教书的宁小燕 。
2010年，在都市情感剧《孽缘》中，饰演对生活始终保持着积极的心态的汪海灵 ；8月，在古装神话剧《天师钟馗》中，饰演本是聪明善良的普通女子，其实是苏妲转世的苏美娘；同年，在都市爱情剧《爱要有你才完美》中，饰演敢爱敢恨、敢作敢当的徐孟菲。
2011年，凭借悬疑惊悚片《梦游3D》入围东京国际电影节最佳女主角提名 ；4月，与王太利、肖央合作出演励志短片《赢家》，饰演王大利的妻子霍燕燕 ；同年，在家庭情感剧《风车》中，饰演舒义海女儿舒兆欣。
2012年，与范冰冰、冯绍峰合作主演的剧情片《二次曝光》上映，饰演宋其的闺蜜小西，而这也是霍思燕首部过亿票房的电影 ；同年，在美食题材电影《饮食男女2012》中，饰演经营着一家高级会所的瓦儿 。
2015年2月12日，与李晨、杜江合作主演当代励志剧《草帽警察》，在剧中饰演热辣的村花赵小静，并凭借该剧获得第二届中美国际电视节最佳女主角奖，该剧也是霍思燕首次出演村姑的角色 ；4月，客串葛优，章子怡主演的悬疑谍战片《罗曼蒂克消亡史》 ；8月，主演都市时尚轻喜剧《待嫁三千金》，在剧中饰演独立果敢、做事干练利落的女强人白芍 。
霍思燕
2016年，出演根据薛晓路同名小说改编的爱情剧《北京遇见西雅图》，在剧中担任女一号朱一然 ；同年，客串杜江主演的青春爱情片《高跟鞋先生》 。2017年8月31日，由微博时尚和OnlyLady联合主办的2017年度首届“微博时尚盛典”在北京举行，杜江霍思燕夫妇获颁“年度最具时尚影响力CP”。 10月，参演电影《英格力士》 。
2018年3月2日，参加2018年中央电视台元宵晚会，与常远、王鸥、董力等人反串表演《卖汤圆》。 9月，受邀参加2018年中央广播电视总台中秋晚会 ；12月29日，其主演的爱情喜剧片《手机狂响》上映，饰演全职太太李楠 。
2019年11月，霍思燕参加芒果TV自制夫妻观察治愈节目《妻子的浪漫旅行》第三季的录制 。2020年10月，担任第27届华鼎奖专家评委会评委 。
2012年4月，与杨溢分手；6月21日，杜江与霍思燕两人的恋情曝光 ；10月23日，霍思燕生日当天，杜江霍思燕两人微博互动，正式公开恋情。
2013年9月19日，霍思燕在北京某高档妇婴医院剖腹产下一名男婴，重八斤三两，母子平安，小名暂叫小江江 。
2019年8月7日，中央广播电视总台七夕特别节目《天下有情人》，杜江霍思燕、秦凯何姿甜蜜合体演绎情歌串烧 。
2006年5月31日，霍思燕参加“天使之翼”百万助学行动，帮助贫困的孩子 。
2010年9月27日，霍思燕作为《精武风云》主演之一和剧组在温州举办慈善晚宴，共拍得善款63.8万元，并全部捐赠给中国少年儿童基金会，用于建立“安康图书馆”工程 。
2012年6月18日，霍思燕出席宋庆龄基金会慈善晚宴并拿出的其第一份“摄影作品”进行爱心拍卖，以帮助到贫困山区的留守儿童摆脱课间饥饿及得到营养改善[52-53] 。
2014年8月26日，霍思燕与丈夫杜江两人出席北京“明星公民”五周年感恩盛典活动并获得明星公民称号 。该项目旨在为灾区儿童提供御寒衣物、书包文具等日常用品，为孩子们送去温暖与欢乐 。
2018年10月17日，担任电影频道节目中心主办的大型公益项目“脱贫攻坚战——星光行动”“星光调研员” 。
霍思燕出演过很多悲情色彩的影视剧作品，每每都能把一个个悲情角色表现的唯美和感人。她在电视剧《最后的格格》中饰演的“云香格格”有着波折起伏的人生，让观众跟着她所饰演的角色心情起伏。霍思燕表演悲情戏是随手捻来，不动用任何的辅助工具眼泪是说来就来，因此，她的演技还得到了很多工作人员的认可 。另外，霍思燕在电影《二次曝光》中饰演小西，给予角色清纯的同时，还要有性感忧郁、俏皮可爱的感觉，她都很好的做到了如此复杂的表达 。她还在电视剧《爱情面前谁怕谁》中，饰演一个平胸女余小渔，以夸张的表演方式以及牺牲自己的美感来促成角色的完满，引起了很多网友的关注与认可（新浪娱乐、网易娱乐评） 。
霍思燕在一组杂志写真中，时而身着蓝白条纹衬衫展现俏皮率性，时而身着撞色拼接毛衣，彰显活泼灵动，甜美可爱的笑容又多了几分妩媚性感，宛如活力的俏皮女孩（凤凰娱乐评） 。
