2008年，与张涵予、黄晓明、苏有朋共同出演了悬疑惊悚片《风声》，在剧中饰演莎乐美，而这也是金美伶的首部影视剧作品。2009年，参演由林韬执导的剧情类电影《今天我做主》

2010年，参演由马树超执导的年代战争剧《敌后英雄》。2011年，参演由邓科执导的科幻喜剧青春爱情片《校花董事会》，在剧中饰演女一号唐糖 。

2012年，主演由张津执导的武侠动作片《大女侠与小郎中》，饰演“八卦掌”传人易水寒，因为有武术功底，戏里将近二十场打戏都是她亲自上，没有用替身。4月，与黄晓明、张歆艺 合作主演了传奇动作片《匹夫》，金美伶在剧中饰演亲王妃；同年，金美伶又接拍了由李欣蔓执导的伦理题材的微电影《金牌，小姐和猫》。

2013年，与余男、于谦合作出演文艺动作片《亲爱》，在剧中饰演美玲。2014年，在潘镜丞执导的都市青春励志剧《冰与火的青春》中，饰演韩国女孩朴恩熙 ；10月，主演体育竞技类电影《我是拳手》。

2016年，金美伶在公安青春励志剧《警花与警犬》中，饰演北京公安局训犬大队的训犬员唐优优 ；随后，参演由于建镁执导的警匪剧《特案追缉》。2017年，金美伶在公安青春励志剧《警犬来啦》中，饰演梁粤的初恋女友李焰。

2019年，主演张国庆执导的古装传奇剧《灵州盛会》，她在剧中饰演女一号突厥公主星月。