2010年11月，出演由罗海琼、涂松岩、吕中、刘佩琦等人主演的亲情剧《寻找幸福的日子》并饰演陈菁菁，一个在单亲家庭中非常叛逆的问题女孩，由此她正式进入演艺圈。同年，还在中戏读书期间的韩丹桐在表演导师的推荐下，被法国导演Fabien Gaillard选中出演喜剧片《老外》的女主角，在片中扮演了一名内敛又不乏性感的武汉女孩，并凭借此片被提名莫斯科国际电影节和越南国际电影节两次最佳女主角。
2012年4月，与殷桃、沈晓海、李依晓、陶飞霏共同主演的历史革命剧《战地花开》开播，在剧中饰演出身名门却义无反顾投身革命救国行列的乔依依 。5月，参演的长篇现实主义题材电视剧《知青》在中央电视台综合频道播出，在剧中饰演上海知青汤洋洋。9月，和章子怡、张东健、张柏芝等人合作拍摄了爱情片《危险关系》。
2013年3月，出演的时尚励志微电影《爱情曲别针》公映，她还献唱了微电影的主题曲《全世界》。5月，李晨、王丽坤、王绘春、廖学秋等主演的年代言情剧《理发师》在北京卫视上星播出，她在剧中饰演富家小姐曾玉。6月2，与蒲巴甲、程媛媛联合主演的惊悚悬疑片《虐面人之死灵面膜》正式上映，在剧中饰演既温柔善良又心机颇深，具有双重人格的瑶瑶。2014年9月，受邀赴美国参加纽约时装周。
2017年3月，搭档张国立、蒋欣、高鑫等共同主演的都市家庭剧《老爸当家》在安徽卫视和贵州卫视播出，在剧中饰演古灵精怪、洒脱直率的警花权爱 。4月，与杨玏、朱颜曼滋、杨奇鸣、何美璇共同主演的悬疑推理剧《被催眠的催眠师》在搜狐播出，在剧中饰演歌舞双绝、倾国倾城的名媛瑶瑶 ；同月，以补位嘉宾的身份参加北京卫视明星跨界音乐节目《跨界歌王第二季》，现场钢琴独奏演唱《演员》但遭淘汰，并在半决赛中复活。10月，客串出演由张嘉译、王珞丹、江珊、柯蓝领衔主演的都市医疗题材剧《急诊科医生》，在剧中饰演一位饰演和江晓琪对着干的另类新娘。
2018年5月，出演由张一山、张晔子领衔主演的都市情景喜剧《家有儿女初长成》，在剧中饰演江北一见倾心的神秘女神刘威。8月，由周迅、霍建华领衔主演的古装宫斗剧《如懿传》在腾讯播出，在剧中饰演命运多舛的后宫悲情美人黄琦莹（仪贵人）。12月，搭档迪丽热巴、窦骁共同出演的奇幻片《日月》杀青，在片中饰演凤娘娘。
2019年1月，与陈建斌合作担任特邀嘉宾参加北京卫视文化创新类真人秀节目《上新了·故宫第一季》；同月，出席精美FEIA年度盛典并获得年度最具期待艺人奖项4月，参加北京卫视明星跨界家装改造真人秀节目《向往的星居》并担任“设计师推荐官”。
2020年，出演脱贫攻坚剧《闽宁镇》开机。