高中毕业后，高圆圆并没有像其它大陆演员一样报考专业的艺术院校，而是就读于一所普通高校中国工运学院经济学系（现改名为中国劳动关系学院），在大学期间间断出演了一些电影与电视剧，以清丽单纯的邻家女孩形象而为人所知。
1998年8月，参演情感剧《找不着北》 。1999年3月，在电视剧《实习生的故事》中幼教老师高飞 。2000年，主演电视剧《准点出击》并饰演电视台新闻部的记者黄丽。2001年，出演青春电影《十七岁的单车》，在片中饰演美丽的富家女高中生Xiao 。2002年5月，参演都市爱情电影《开往春天的地铁》 。
2003年，主演根据金庸同名小说改编的古装武侠爱情剧《倚天屠龙记》，这是高圆圆首次挑战古装武侠剧，其在剧中饰演的女主人公周芷若，本是温柔内敛、柔弱怜人的美丽少女，却在经历一系列变故后，成为了性格阴冷，工于心计的峨眉派第四代掌门人 ，该剧首先在台湾华视首播，收视率一直维持在AC-尼尔森指数6以上，最高值接近7，而后在内地播出后，最高收视率曾达到26% ；10月，主演古装悬疑剧《护国良相狄仁杰》，饰演武功高强且个性率直的女孩潘玉 。
2005年2月，主演古装剧《秦王李世民》，饰演美丽善良且敢爱敢恨的隋朝公主若惜 ；5月，开始改变以往在银幕上单一的清纯形象，在剧情片《青红》中饰演女主人公青红，并凭借这一角色入围戛纳电影节最佳女主角奖 ；9月，高圆圆在百合小姐选拔赛中获得了首届中国“百合小姐”称号 ；10月，与李亚鹏、霍建华合作主演武侠剧《天下第一》，饰演表面柔弱、实则心机城府深重的冷血杀手柳生飘絮 。
2006年9月，与成龙、古天乐合作主演喜剧动作片《宝贝计划》，高圆圆凭借在片中饰演宝贝育婴师Melody一角而入围百花奖最佳女演员提名 。
2007年1月，与余文乐合作主演爱情电影《男才女貌》，高圆圆凭借聋哑幼师秦小悠一角获得第11届电影表演艺术学会奖新人奖 ；10月，主演悬疑惊悚剧《第三个人》，饰演绝症晚期患者肖可 。
2009年7月，主演都市爱情电影《无人驾驶》 ；10月，在爱情片《好雨时节》中饰演吴越 ；11月，参演时尚爱情电影《爱出色》，饰演颇有时尚范儿的女明星 ；12月在《大秦帝国之裂变》中饰演白雪 。
2010年，主演杜琪峰导演的都市爱情电影《单身男女》，凭借为爱情坚持而纯粹投资分析员程子欣一角提名第31届香港电影金像奖最佳女主角、华语电影传媒大奖观众票选最受瞩目女演员[6-7] 。
2012年2月，主演文艺爱情电影《高海拔之恋Ⅱ》，饰演内地知名女星丁圆圆 ；7月，在陈凯歌执导现实题材电影《搜索》中塑造一个受到网络伤害而选择自杀的都市白领叶蓝秋，该片上映后以1.8亿的票房成绩在大陆收官，随后陆续在港台和海外上映 。
2014年9月，与谢霆锋合作主演爱情电影《一生一世》，取得了2.3亿人民币的票房成绩 ，并入围第6届澳门国际电影节最佳女主角 ；11月，主演都市爱情电影《单身男女2》。
2015年4月，主演爱情喜剧片《咱们结婚吧》，高圆圆在片中饰演大龄未婚的婚纱店店长叶雯雯；10月，主演电影《君子道》，饰演性格果敢而颇具野心、身手敏捷而动作优美的凤骁 ；11月20日，高圆圆获得第52届韩国电影大钟奖最佳海外女演员 。
2017年，与梁家辉、古天乐合作主演了警匪电影《风林火山》，她在片中饰演一位心理医生 。2021年5月25日，参演建党100周年重大革命历史题材剧《光荣与梦想》开播。 7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，表演戏剧《跨越》。 参演电视剧《完美伴侣》。
2008年4月，高圆圆拍摄禁毒公益广告，倡导健康生活方式；5月14日，通过中国红十字会总会为汶川地震捐款20万元 ；11月，担任公益消除贫困日晚会扶贫爱心大使；12月在集善嘉年华暨北京2008慈善晚会上为汶川地震肢残儿童募集善款 。
2010年4月16日，高圆圆通过中国红十字会总会为玉树地震捐款10万元 ；4月28日在“中国慈善排行榜颁奖盛典”中荣登明星慈善榜 ；9月25日，出席中国红十字基金会国粹文化公益拍卖晚会，高圆圆现场参与拍卖私人物品并接受了中国红基会秘书长刘选国颁发的“爱心天使”纪念牌 。
2012年5月，高圆圆成为“关爱大龄女童”公益行动的志愿者 。
2013年4月，高圆圆通过壹基金为四川雅安灾区捐款 。
2017年2月28日，高圆圆作为明星志愿者代表出席了头条寻人全国志愿者联盟成立发布会，并接受志愿者授牌，成为头条寻人的首批明星志愿者，依赖自身影响力帮助更大规模扩散寻人信息，并提高公众对走失群体的关注和认知。
2021年7月21日2时至18时，郑州市红十字会接受抗击暴雨灾情捐款382353笔，共计2.0921亿元，通过“郑州市红十字会官网”向社会各界公布捐款企业及个人名单。赵又廷、高圆圆捐赠100万。
出道多年，高圆圆的作品并不以量取胜，甚至与演艺圈还保持着一种若即若离的状态，但她仿佛从未淡出过视线：温和娴静，不染俗尘成为她的独特所在 。美貌是高圆圆给人的惯常印象，但她的美算不上倾国倾城，甚至有些寡淡，但她胜在脱俗的气质和那种若即若离的青涩感（中国青年网、凤凰网娱乐评）。
高圆圆是内地演员中少有的气质美女，她在《倚天屠龙记》中的古装扮相美到令人心动的境界，因此也有古装绝世美女的称号，也许是因为独有的气质，在娱乐圈中深有影响（中国青年网评）。
高圆圆热衷公益，先后多次捐款，并担任针对解决广大贫困儿童、农村留守儿童、城市流动儿童教育等问题的社会公益项目“中国圆计划”的公益形象大使（新浪网评） 。
