2009年，刚毕业的袁姗姗被做独立经纪人的罗秀春带着到处找戏拍，半个月跑了30个剧组。

2010年，袁姗姗拍摄重庆本土情感片《巫山梦》，并在片中饰演活泼大方、热爱画画的季安然；9月5日，与赵文瑄、佟丽娅、海陆等共同参演的年代剧《大屋下的丫鬟》首播，她在剧中饰演老实本分的丫鬟菊；同年，其领衔主演的当代女子监狱生活题材电影《一墙之隔》开机拍摄，她在片中饰演外形靓丽、性格泼辣的女警花吴凡，该片于2016年5月公映。

2011年1月，与曹曦文、张桐、李颖等合作主演的都市情感剧《野鸭子》播出，她在剧中饰演一个刚出象牙塔的大学生方婷婷 ；随后，其探班杨幂主演的古装穿越爱情剧《宫锁心玉》播出，她在机缘巧合下客串宫女如冰一角；2月，与刘雪华、陈浩民合作主演古装剧《秦香莲》，她在剧中饰演女一号秦香莲，并凭借该角色获得南方盛典年度影视金南方最佳新人奖，袁姗姗个人也因此开始在影视领域崭露头角；11月3日，她在悬疑电视剧《被遗弃的秘密》客串饰演三姨太崔姗姗；同年，她成为欢娱影视旗下的签约艺人。

2012年1月20日，与杜淳、何晟铭等联袂主演的古装爱情剧《宫锁珠帘》在湖南卫视首播，她在剧中饰演善良可人的钮祜禄·怜儿，并为该剧配唱插曲《相思曲》，而此剧在播出后则以平均收视率百分之2.39、市场份额百分之11.19的成绩取得全国同时段电视剧收视第一，袁姗姗还凭借该剧获得第二届乐视影视盛典最具突破艺人；12月17日，其领衔主演的古装言情剧《美人无泪》播出，她在剧中饰演活泼善良、聪慧过人的孝庄文皇后博尔济吉特氏大玉儿，并为该剧配唱片尾曲《承诺》，而该剧在播出后则以平均收视率百分之1.571、市场份额百分之4.05的成绩取得全国同时段电视剧收视第一。

2013年2月6日，袁姗姗主演根据金庸同名小说改编的古装武侠剧《笑傲江湖》，并在剧中饰演魔教圣姑任盈盈，同时，她还为该剧配唱片尾曲《爱我》及插曲《觉悟》，而该剧在播出后则以平均收视率百分之1.61、市场份额百分之4.69的成绩取得全国同时段电视剧收视第一；3月20日，在现代都市剧《幸福绽放》客串饰演当红歌星大夏霏；4月24日，由她领衔主演的古装剧《十三格格新传》首播，袁姗姗在剧中饰演性格硬朗的十三格格；5月7日，与赵文瑄、邓瑛合作主演的年代剧《沧海横流》首播，她在剧中饰演鞠躬尽瘁的丫鬟金娣；随后，与俞灏明、徐璐、赵韩樱子联袂主演的爱情剧 《爱在春天》首播，她在剧中饰演可爱纯真的歌女姚小蝶；8月3日，其友情出演的现代剧《我为宫狂》在腾讯视频首播，她在剧中饰演善于心机的禧妃；10月14日，与陈乔恩、明道、罗晋等共同主演的古装传奇剧《王的女人》播出，她在剧中饰演表面温文婉约、实际上攻于心计的虞姬于妙戈；同年，她还主演抗日谍战剧《猎天狼》，并在剧中饰演孙晓雨。

2014年1月14日，与贾乃亮、陈小艺、高曙光合作主演的家庭偶像轻喜剧《家有喜妇》播出，她在剧中饰演律师倪好；4月8日，由她领衔主演的古装宫廷剧《宫锁连城》在湖南卫视首播，其在剧中饰演敢爱敢恨、果敢坚决的宋连城，同时，她还为该剧配唱主题曲《不怨》及片尾曲《寂寞红》，而此剧在播出后则以平均收视率百分之2.80、市场份额百分之8.62的成绩取得全国同时段电视剧收视第一；5月31日，其客串的古装爱情剧《美人如画》播出，她在剧中饰演一位苗族女子徐瑾；9月7日，其参演的古装爱情剧《美人制造》在湖南卫视首播，她在第二篇《我不是美人》中饰演英勇杀敌，骁勇善战的永宁公主；随后，与周迅、徐帆等零片酬演出的公益电影《有一天》上映，她在片中饰演聋哑学校的声乐老师苏小美，这是其参与拍摄的第一部公益影片。

2015年3月，与马苏、应采儿共同主演了都市情感治愈轻喜剧《天使的城》，其在剧中饰演美丽性感、真诚坚强的二线女明星关莎莎；4月26日，由袁姗姗主演的《芙蓉锦》首播，她在剧中饰演纯情优雅又充满正义的女大学生贺兰，并为此剧配唱片尾曲《绝恋》；7月17日，与董成鹏、柳岩、郭采洁等人共同主演的搞笑喜剧电影《煎饼侠》上映，其在片中饰演煎饼小妹杜潇潇，并凭借该片该片获得微博之夜最强电影新力量女演员，此片最终收获票房11.59亿人民币；随后，发布个人单曲《倔强》；8月10日，与乔任梁领衔主演的都市情感剧《向幸福出发》播出，她在剧中饰演刚柔并重、娇俏可爱的叶琳；10月31日，作为副班主任加盟原创校园纪实真人秀节目《一年级·大学季》，并配唱主题曲《新生》11月14日，由她主演的都市轻喜剧《我爱男保姆》首播，袁姗姗在剧中饰演人见人爱端庄女老师陆晴。

2016年4月25日，其领衔主演的都市情感剧《恋爱真美》播出，她在剧中饰演时尚美丽、果敢干练的毒舌娱乐记者徐梓琳 ；6月30日，搭档朴灿烈主演的喜剧爱情片《所以……和黑粉结婚了》上映，她在片中饰演报社的新人记者方淼淼，同时她还为该片配唱主题曲《我讨厌你》及插曲《有你就足够》，随后，袁姗姗凭借该片获得第12届中美电影节最佳人气演员奖。

2017年2月4日，与岳云鹏合作主演的都市情感喜剧电影《疯岳撬佳人》上映，袁姗姗在片中饰演身材窈窕、执着追梦的女艺术家张子墨，上映首日以3300万票房荣登华语片票房冠军；随后，其主演的都市情感剧《云巅之上》在爱奇艺首播，她在剧中饰演乐观积极的少女简兮，该剧播出后两季网络播放量累积突破20亿；3月，与王千源合作主演的麻辣喜剧《龙虾刑警》开机拍摄，她在片中饰演敢爱敢恨、奋斗在缉毒一线的美女刑警；7月，袁姗姗与欢娱影视合约到期，成立自己的工作室；8月2日，其主演的都市情感剧《米露露求爱记》开机拍摄，她在剧中饰演一名乐观阳光、医术高超的心外科医生米露露；9月29日，袁姗姗客串的喜剧电影《缝纫机乐队》上映；10月，其领衔主演的都市情感剧《国民大生活》首播，袁姗姗在剧中饰演职业编剧陆露。

2019年6月，与任达华、梁咏琪、罗仲谦合作主演由小说《再见了，可鲁》改编的电影《小Q》；8月，与冯绍峰、乔振宇合作主演电视剧《大时代》，在剧中饰演姚昆；9月，在年代剧《老酒馆》中饰演婉容；9月13日，与王雷领衔主演年代剧《北京以南》，在剧中饰演王冉秋；10月，入围第六届“中国电视好演员”绿组女演员候选名单。