2002年，郑罗茜出演李湘、何炅主演的电视剧《北京假日》，饰演导游齐军，正式进入娱乐圈。

2003年，出演首部电影《灿烂的季节》，并凭借该片入围第十届中国电影华表奖电影女演员最佳新人奖；同年出演反映抗击非典全过程的纪实风格电视剧《没有硝烟的战争》；同年出演爱情偶像剧《梦里花开》，饰演与林晖青梅竹马的演员小夏。

2004年，出演首部古装剧《康熙传奇》，饰演伊兰；2005年凭借电影《会说话的风筝》中刘欣怡一角获得第八届团中央“五个一”工程优秀文化新人奖提名。

2006年，出演林心如、霍建华等主演的青春偶像剧《地下铁》，饰演都市白领周晓晨。

2008年，主演张弛导演的电影《地下的天空》，该片获得第二十五届哥伦比亚波哥大国际电影节最佳影片和第八届摩洛哥马拉喀什国际电影节 “评委会大奖“等国际奖项，郑罗茜在片中饰演女主角丁井水；同年与于和伟、吕颂贤共同主演战争年代剧《家仇》，在剧中饰演貌美如花、心比男儿、聪慧坚定执着的刘玉环；同年在梅花党系列谍战剧《秘密列车》中饰演与周明天、肖克陷入“三角恋爱”中的杜明明。

2010年，主演军旅青春励志剧《第五空间》，饰演航学院实验班唯一的女学生白羽；同年在沈怡执导的都市言情剧《夏家三千金》中饰演严格的前女友孙晓菁。

2013年，在赵本山监制的都市情感喜剧《第22条婚规》中饰演李悦瞳死党和情感专家智囊团丁灿；同年在中韩制作人员联合打造的爱情轻喜剧《甜蜜都市》中饰演的罗尼娜是张歆艺多年的好姐妹。

2014年，与罗志祥、毛俊杰联袂主演爱情偶像剧《深圳合租记》，饰演时尚编辑白晶晶；8月26日，参加第五届明星公民盛典；同年主演马毅然执导的都市情感剧《寻找北极光》，饰演阳光热情的单身妈妈舒艺。

2015年7月，出演的青春励志电影《梦想合伙人》杀青；8月，郑罗茜主演林合隆执导的都市情感剧《萌夫木子李》在北京杀青 ；同年出演爱情喜剧电影《前任2：备胎反击战》。

2016年3月，参演民国谍战爱情剧《人生若如初相见》，饰演蕙质兰心的大家闺秀范燕云，参演电视剧《铁血护国之青年朱德》，饰演朱德夫人萧菊芳；同年，参演电影《三变》，饰演李芳。2016年，参演电影《首楞严演义》，饰演摩登伽女。

2017年7月4日，参演的都市情感剧《我的前半生》在东方卫视、北京卫视首播，饰演敢爱敢恨，性格直率的职场时尚女强人薇薇安。同年，与黎明、李凯馨、杨玏合作主演电视剧《莫语者》，在剧中饰演海外安全官叶婉。

2019年5月，参演的婚姻情感剧《亲爱的婚姻》在芒果TV和安徽卫视首播，饰演保险业务员孙倩，6月，参演的青春励志电影《当我们海阔天空》全国上映，饰演老师吴莲王。