汤嬿在初中毕业之后，由于家庭经济状况相比以往有所变化，为了继续学业，她选择进入江苏省戏剧学校学习。当时的她对表演艺术尚未形成清晰的认识，因此在戏剧学校的初期阶段感到颇为不适应，无论是课程内容还是环境氛围都让她需要一段较长的磨合期。就在入学的第一年里，老师曾因担心她难以跟上教学进度而特意请来家长，并诚恳建议他们重新考虑是否为她选择更适合的学校。然而，汤嬿并没有因此退缩，她凭借个人顽强的毅力和日复一日的刻苦练习，逐渐克服了起步阶段的种种困难，最终不仅在专业学习上跟上了步伐，还取得了相当优异的成绩。这段经历为她奠定了坚实的专业基础，也让她更坚定了从事表演的决心，在此之后，汤嬿通过努力顺利考入了中央戏剧学院，继续在表演道路上深造。
二零零四年，这位演员在犯罪题材剧集《苍天有眼》中塑造了刑警队长崔华这一角色，展现出干练果敢的荧幕形象；同年，她还参演了由林志颖领衔主演的古装剧《书剑情侠柳三变》，进一步拓宽了表演路径。到了二零零七年，她与张国立、邓婕等资深演员共同出演了亲情剧《亲兄热弟》，在剧中饰演张国立与邓婕的女儿刘眉眉，其角色因对父亲长期积怨而情感复杂，最终经历种种波折与父母达成和解，感人至深；同年十二月，她获得了冯小刚导演的青睐，在张涵予、邓超等主演的战争电影《集结号》中担纲女主角孙桂琴，这一角色性格善良且意志坚韧，执着地为丈夫王金纯追讨本应属于他的“牺牲”荣誉，其真挚动人的演绎赢得了广泛认可，并凭借此角入围第二十九届大众电影百花奖最佳女主角，由此开始在影视界崭露头角。二零零九年一月，她再次与邓超携手，出演情感剧《人间情缘》，饰演柔美纯良的文工团台柱子查建英，这个角色对爱情始终如一、无比执着，与邓超饰演的黎小军共同谱写了一段荡气回肠的旷世之恋，深深打动了观众；同年四月，她投身年代剧《深宅》的拍摄，在剧中扮演秦岚的妹妹白玉枫，角色因深陷情感纠葛而由爱生恨，最终走向令人唏嘘的悲剧结局；八月，她参演了以“人肉搜索”为核心话题的悬疑电影《无形杀》，影片讲述了她与印小天饰演的一对因网络结缘的情侣，如何卷入一系列离奇命案的故事；此后不久，她又出演了战争情感题材电视剧《烽火影人》，饰演谷雨濛一角，角色在投身革命文艺队伍后历经磨练，逐渐成长为一名意志坚定的八路军战士，展现了人物在战火中的蜕变与成长。《人间情缘》剧照
二零一零年四月一日，她参演了动作电影《火龙对决》，在片中与王宝强搭档饰演一对从内地前往香港谋生的年轻夫妻。片中她所扮演的角色身怀六甲，却意外被卷入一宗错综复杂的杀人案件之中，情节紧张之际，更由黎明饰演的角色在火灾现场冒着危险为其接生，场面令人动容。同年，她还出演了都市爱情电影《丹妮的童话》，饰演女主角丹妮，一位性格清纯、生活快乐的巧克力店店员，以自然生动的表演展现了角色单纯美好的内心世界。二零一一年七月，她在沙漠斗争传奇电视剧《风雨沙坡头》中扮演军统人员马友兰，这个角色深陷于职责使命与个人情感的剧烈冲突之中，其塑造的形象既复杂深邃，又展现出坚韧不屈的意志，同时兼具令人印象深刻的美艳气质。二零一二年四月，她主演了援藏题材电视剧《雪浴昆仑》，饰演剧中敢爱敢恨、勇敢坚强的军中护士乔阿梅。该剧将背景置于新疆、西藏等自然条件极为恶劣的高原地区，她通过细腻的演绎，生动诠释了一位援藏女兵跨越长达五十年的岁月中所经历的爱恨纠葛与命运起伏。同年十二月，她在历史古装题材电视剧《楚汉传奇》中挑战饰演了戚夫人这一历史人物。《楚汉传奇》剧照
二零一三年一月，她参演了动作枪战题材影片《越位者》，在片中扮演名为“芸洁”的母亲角色。这一角色外表看似柔弱，内心却充满力量，她敢爱敢恨，在困境中始终勇于承担起家庭与命运的重担。此后，周蕾陆续为多部电影拍摄了宣传素材，其中包括电影《越位者》的剧照与定妆照、电影《越位者》的剧照与定妆照、电影《越位者》的剧照与定妆照、电影《越位者》的剧照与定妆照、电影《越位者》的剧照与定妆照以及电影《越位者》的剧照与定妆照。二零一四年十二月，她与演员姚安濂携手，共同主演了一部聚焦珠三角地区创业者奋斗故事的影片《打工老板》。进入二零一五年，她与张国强合作，主演了以反法西斯战争为背景的电视剧《1945黎明之战》，饰演“杨桃”一角。这个角色年轻貌美，出身优越，拥有海外留学经历，在一次偶然的机缘下，她毅然加入了抗日组织“蚂蚁小分队”，从而转变为一名坚定的抗日女战士。同年，由汤嬿领衔主演、聚焦战争背景下亲情主题的院线电影《云情报》于十月正式上映。二零一九年十一月，她主演的一部讲述青春奋斗与个人成长的励志电影《如歌少年》顺利完成拍摄工作。二零二零年八月，她参与出演的刑侦题材电视剧《分界线》也正式宣布杀青。二零二二年八月一日，作品《分界线》如期与观众见面。直至二零二四年四月，她参演的另一部电影作品《如歌少年》登陆院线公开上映。此外，她也曾出席相关活动并留下了不少活动照片。
2009年5月12日，演员汤嬿出席了为纪念“5.12”汶川地震一周年而特别举办的慈善拍卖活动，通过实际行动支持灾后重建工作，展现了公众人物的社会责任感。时隔数年，在2014年5月31日，汤嬿再度参与公益事业，出席了第十届北京青少年公益电影节的系列活动。因其良好的公众形象以及对青少年公益事业的持续关注，她在该届电影节上被正式聘任为电影节形象大使，承担起推广青少年电影文化与公益理念的重要职责。
在《集结号》这样一部以男性角色为主导的影视作品中，汤嬿的出演无疑为整部作品增添了鲜明的亮色，宛如万绿丛中一点红，自然而然地成为了观众视线中不容忽视的焦点。而在《楚汉传奇》里，汤嬿凭借其与角色高度契合的年龄感、独特的气质以及外形条件，将戚夫人这一历史人物刻画得层次分明：从初登场时的楚楚动人，到剧情发展中的温柔优雅，直至最后命运转折处的悲凉与哀悯，她的演绎都较为贴合历史上对戚夫人的记载与想象。尽管汤嬿自出道以来，往往以清新亲切的荧幕形象示人，但细观其表演轨迹，无论是《集结号》中饰演的孙桂琴，还是《人间情缘》里所塑造的査建英，她都能深入角色内心，展现出一种既饱含深情又不失内在坚韧的独特气质，令人印象深刻。