1993年出演的两部电视剧《神禾塬》和《大雪小雪又一年》分别获得第14届中国电视剧飞天奖长篇电视剧二等奖和三等奖。 1994年与冯国庆、谷子共同主演张绍林执导的农村题材剧《沟里人》饰菊香，该剧获得第15届中国电视剧飞天奖中篇电视剧一等奖。
1999年在杜雨露、杜志国、王志飞主演的军事题材剧《突出重围》中饰邱洁茹，提名第18届中国电视金鹰奖最佳女配角。
2001年参与王庆祥、王亚楠、聂远主演的历史剧《天下粮仓》饰柳含月，凭借该角色提名第22届中国电视剧飞天奖优秀女演员。
2002年搭档高明主演侦探剧《誓言无声》，凭借在剧中饰演蓝美琴一角获得第21届中国电视金鹰奖观众喜爱的女演员奖、第23届中国电视剧飞天奖优秀女主角以及中央电视台2002年度十佳演员。同年在反恐剧《拒绝末日》中饰演苏菲。
2003年在郑晓宁、高明主演的电视剧《沃土》中饰蒋苇。同年领衔主演犯罪悬疑剧《女法医》。
2004年与张嘉译、王辉主演根据中国空气动力研究基地作家高翔长篇小说《风洞》创作而成的历史战争剧《国家使命》，在剧中饰薛云菲。
2005年联合王庆祥、王馥荔主演电视剧《家风》饰杨锦萍。
2006年在茹萍、王海地主演的抗战剧《暗哨》中饰演薛露扬。与何政军、由力主演现代科幻剧《非常24小时第二部》。还出演了吴秀波、赵恒煊主演的反特剧《新英雄虎胆》。 2007年参与郑晓龙指导，蒋雯丽、张国立主演的情感剧《金婚》。同年与张嘉译、刘金山主演纪实刑侦剧《国家形象》饰韩雪晴。
2008年在陈宝国、郭广平主演的年代谍战剧《勇者无敌》中饰演夏盈。
2009年在谍战剧《誓言无声》的续集《誓言永恒》中再次饰蓝美琴。
2011年在张国立、王志文领衔主演的都市情感剧《青瓷》中饰唐雯。
2012年联合张嘉译、丁海峰主演根据真人真事改编的电视剧《营盘镇警事》。同年还与张嘉译联手主演都市剧《结婚的秘密》。
2013年在公安题材剧《缉毒精英》中饰演谭北燕。
2014年在情感励志剧《幸福的方向》中与张嘉译一同出演颖儿的父母。
2015年在韩晓军执导情感悬疑剧《后海不是海》中饰演石墨的再婚妻子栖霞；12月受邀出席在杭州举办的第30届中国电视剧飞天奖颁奖典礼。
2016年7月王海燕将转战话剧舞台，携黑色幽默话剧《亲密》登陆北京天桥艺术中心；7月在青春涉案剧《警察锅哥》中饰演唐涟清。
2018年11月1日，参演的电视剧《黄土高天》在中国大陆首播。[4]
2020年12月13日，主演的电视剧《巡回检察组》播出，在剧中饰演郑双雪。
2021年2月9日（腊月二十八）晚7点半，加盟的2021安徽春晚节目首播。[3]
2022年2月20日，参演的电视剧《光阴里的故事》在中国大陆播出。[5]
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