2001年黄小蕾出演第一部电视剧《爱情宝典之绿牡丹》和第一部电影《苦茶香》,从而进入演艺界。
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》中饰演西夏国婢女;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”吉祥。
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喜剧《
武林外传》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代抗日剧集《
光辉岁月》饰演雪凌;黄小蕾主演的电影《天下第二》上映,黄小蕾饰演女主角艳玲,并凭借该片获得第十五届大学生电影节的最佳新人奖。2009年黄小蕾主演的古装武侠戏电影《皇家刺青》上映,该片获得美国洛杉矶兴办的中美电影节上获得“金天使-最佳影片奖”。
2010年黄小蕾参演徐峥、王宝强主演的喜剧《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年黄小蕾在电影版《
我爱灰太狼》中饰演女一号红太狼,该片票房首日破千万,成为2012奶奶暑期档单日票房最高纪录。
2013年由黄小蕾、黄渤、张涵予、刘烨等主演的电视剧《
火线三兄弟》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电影《
致我们终将逝去的青春》,饰演林静室友的女友一角。
2015年,参加明历史体验真人秀节目《咱们穿越吧》。