1959年，参演个人首部电影《青春之歌》， 从此步入影坛。1963年，开始担任北京电影制片厂的演员；同年，与孙道临、上官云珠联袂主演剧情电影《早春二月》，在片中饰演活泼大方的女孩陶岚 。1965年，与曹银娣合作主演剧情电影《舞台姐妹》，在片中饰演刚直善良，禀性高洁，不甘同流合污的竺春花。1976年，由其主演的剧情电影《山花》上映，在片中饰演农村大队书记高山花。

1979年，与李仁堂等共同主演剧情电影《泪痕》，在片中饰演特务嫌疑分子孔妮娜。1980年，与康泰合作主演剧情电影《第二次握手》，在片中饰演华侨打扮的丁洁琼。

1981年，主演由张景隆执导的人物传纪电影《李清照》。1984年，与张瑜搭档主演根据姜滇的同名小说改编而成的剧情电影《清水湾，淡水湾》。1986年，与王伯昭合作主演古装电影《文成公主》，在片中饰演文成公主的乳母；同年，与陶玉玲、许还山联合出演剧情电影《幸运的人》。

1991年，由其参演的剧情电影《女人·taxi·女人》上映。1992年，与葛存壮等共同出演爱情喜剧电影《送你一片温柔》。1993年，在家庭情景剧《我爱我家》的第51、52集中饰演爱唱歌的吴影老师。1997年，与任重、秦园园联合出演剧情电影《实习生》。

1998年，与王沺裁、郑惠玉联袂出演爱情电影《富贵双城》。1999年，与陈强搭档主演剧情电影《九九艳阳天》。2002年，参演由潘文杰执导的古装剧《至尊食王》；同年，参演由黄健中执导的古装剧《红楼丫头》。2004年，与杨立新、米学东联袂参演犯罪剧《无悔的忠诚》。

2005年，出演由张祥林执导的家庭剧《陪读》。2006年4月14日，由其出演的古装剧《李卫辞官》播出；6月27日，与李强等合作出演的战争电影《东江特遣队》上映；同年，与张炬合作主演电视剧《老人的故事》；此外， 还与韩善续搭档主演了剧情电影《夕阳无限好》。

2007年，与孙兴、谢娜联合出演古装剧《壮士出征》；同年，主演由胡明钢主演的爱情电影《爱在鄂尔多斯》。2009年，与张目、陈长海联袂主演家庭电影《刘巧儿家飞来个小洋妞》。2012年，与高以翔、焦俊艳共同出演言情剧《遇见王沥川》，该片改编自施定柔的小说《沥川往事》 ；随后，出演由唐季礼执导的民国剧《花灯满城》，在剧中饰演陈佐千之母老夫人。

2013年，与房祖名、王太利等联合出演青春电影《一座城池》，该片改编自韩寒同名小说；同年，与于咏琳、孙宁等共同主演公益电影《古路》。2015年，与陈志朋、张定涵联袂出演爱情悬疑电影《等爱归来》，在片中饰演守爱一生的李奶奶；同年，谢芳获得第15届中国电影表演艺术学会金凤凰奖终身成就奖。

2016年，谢芳获得第33届大众电影百花奖终生成就奖 ；6月23日，与张勇手、杜旭东联合主演的战争电影《南口1937》上映 ；同年，主演以2013年感动中国年度人物胡佩兰生前事迹为题材的人物传记电影《仁医胡佩兰》。2017年，参演的战争电影《烽火芳菲》上映；10月17日，与王骁、姜瑞佳联袂出演的爱情励志电影《六年，六天》上映。

2018年，出演由陈华杰执导的垦荒电影《大陈岛誓言》 ；9月3日，与何赛飞、胡可等联合出演的民国电影《那些女人》上映；11月11日，由其出演的青春剧《我们的四十年》播出。