2001年黄小蕾出演第一部电视剧《恋爱宝典之绿牡丹》和第一部影戏《
苦茶香》，从而进入演艺圈。
2002年在李亚鹏、周迅版的《
射雕英雄传》中黄小蕾饰演惟妙惟肖、以假乱真的“傻姑”；2003年在林志颖、胡军、刘亦菲版的《
天龙八部》中饰演西夏国梅香；2004年在《
铁齿铜牙纪晓岚3》中饰演常四以及在《
风筝奇缘》饰演一往情深的“野蛮女友”祥瑞。
2005年由刘亦菲、黄晓明等主演的古装武侠剧《
神雕侠侣》上映，黄小蕾继续饰演傻姑一角。2006年播出的古装章回体笑剧《武林别传》播出，该剧打败2005年冠军《
京华烟云》成为2006年年度收视冠军剧集，黄小蕾饰演慕容嫣一角；2006年黄小蕾主持安徽卫视节目《超级大赢家》正式踏入主持界。
2007年黄小蕾出演高希希导演的年月抗日剧集《辉煌岁月》饰演雪凌；黄小蕾主演的影戏《全国第二》上映，黄小蕾饰演女主角艳玲，并凭仗该片获得第十五届大学生影戏节的最好新人奖。2009年黄小蕾主演的古装武侠戏影戏《
皇家刺青》上映，该片获得美国洛杉矶创办的中美影戏节上获得“金天使·最好影片奖”。
2010年黄小蕾参演徐峥、王宝强主演的笑剧《人在逋尽贰2011年《钱多多嫁人记》在湖南卫视播出，黄小蕾饰演赵圆圆。2012年黄小蕾在影戏版《
我爱灰太狼》中饰演女一号红太狼，该片票房首日破万万，成为2012奶奶暑期档单日票房最高记载。
2013年由黄小蕾、黄渤、张涵予、刘烨等主演的电视剧《前方三兄弟》播出，黄小蕾饰演女主角宋雅娟；4月份黄小蕾参演赵薇执导的影戏《致咱们终将逝去的青春》，饰演林静室友的女友一角。
2015年，加入明汗青体验真人秀节目《咱们穿越吧》。
