2001年，在孙海英、吕丽萍、黄海波主演的历史战争剧《激情燃烧的岁月》中饰石晶。

2002年，与何冰、牛莉共同主演言情偶像剧《爱如风过》。2003年，与叶童、丁勇岱共同出演警匪悬疑剧《血色白桦》，饰邬娜。

2004年，与王学圻、张恒共同主演悬疑剧《雾非雾》，饰程宝；同年，与柳云龙、马跃、刘之冰共同主演中国第一部对股市黑幕大起底的二十集电视连续剧《知情者》，饰张若寒。

2005年，在浪漫又带点悲剧色彩的爱情故事《爱你那天正下雨》中饰宁恩恋；随后，与李晨、李成儒共同主演揭示了中国当代婚姻面临的生存体验的作品《离婚官司》，饰杨慧。

2006年9月，与许亚军、原华合作家庭情感剧《婚姻密码》，饰蒋馨月。

2007年1月，与佟大为共同主演了网络小说改编的电视剧《女特警——为你钟情》，饰女一号施慧；6月，在彭玉、吴启华、李修蒙主演的家庭伦理剧《亲爱》中饰王书怡；11月，在励志与爱情所结合的年代戏《阳光普照大地》中饰罗马尼亚。

2008年6月，加盟了庆祝建国60周年的献礼之作《人间正道是沧桑》，饰女土匪头子白凤兰；9月，拍摄了戚健执导的都市爱情轻喜剧《跟我的前妻谈恋爱》，饰外冷内热的女强人赵慧。

2009年4月，主演家庭生活剧《我家有宝》，饰麻辣儿媳童林；7月，与吴奇隆共同主演，沈涛执导的充满民族风的贺岁喜剧《约尔特奏鸣曲》，饰未婚妻伊丽；10月，拍摄了改编自杭州真实事件的反特剧《喋血钱塘江》，饰女特务乔雨娜；同年，拍摄了军旅题材电影《寻》，饰女军人。

2010年3月，拍摄了姜凯阳执导的家族抗战题材《冰临城下》，饰匪气十足的喜妞；5月，与黄小蕾、林园、彭玉共同主演了社会伦理剧《非常90后》，饰北京市公安局刑警江南；8月，与陆玲、车永莉、于震共同主演年代谍战剧《绞杀1943》，饰日本特务加代子；12月，在李成儒、陈燕民联合执导的清宫题材剧《红墙绿瓦》中饰慈安太后。

2011年4月，与黄海波共同参演草根抗日剧《乱世三义》，饰刘素雅；11月，参与颢然执导的中国兵工题材电视剧《枪神传奇》，饰女游击队长姚芳；12月，与涂松岩、王雷共同主演抗日谍战剧《风雷动》，饰女主角喜妞。

2012年7月，搭档吴秀波、陶虹主演家族年代剧《乱世书香》，饰刀美兰；11月，与何晟铭、袁珊珊领衔主演了谍战题材作品《猎天狼》，饰杂耍班主段红缨 。

2013年4月，与刘烨、陈宝国、焦晃共同出演年代谍战剧《北平无战事》，饰程晓云；9月，与耿乐共同主演战争悬疑剧《猜拳》，饰女军官宋青。

2014年2月，在安建首次自编自导的都市情感剧《姐妹兄弟》中饰吴婷婷；3月，客串小说改编的古装武侠剧《琅琊榜》，饰惠妃。11月，与郭涛、任程伟、袁咏仪共同主演现实题材剧《温州两家人》，2016年，加盟电视剧《和女人的战斗》，在剧中饰演Sophia。

2017年1月，获得第十届公益中国颁奖大典 爱心形象大使；1月10日，亮相《中国文艺》 录制歌曲《走天涯》送新春祝福，该节目于2月1日（正月初5）播出；4月，陈丽娜参与电视剧《幸福的理由》拍摄，她在剧中饰演一名个性张扬的女主编，御姐范十足十分抢眼。7月，陈丽娜参与录制北京卫视《跨界歌王》节目。12月，在年代大戏《国宝奇旅》中饰演“丹青会”掌门罗素。

2018年10月由导演戴冰执导，程万里、杨君、陈思青编剧，与张子健、尚铁龙、库尔班江等主演的电视剧《库尔班大叔和他的子孙们》饰演于香秀。