佟丽娅于1983年8月8日出生在新疆伊犁察布查尔锡伯自治县的一个充满艺术氛围的家庭中，她的父母都长期从事艺术教育工作，在这样的环境熏陶下，佟丽娅自幼便展现出对艺术领域的浓厚兴趣，尤其对舞蹈表演艺术抱有极高的热情与天赋。早在1989年，年幼的佟丽娅便进入了新疆伊宁市少儿艺术团，开始接受系统的舞蹈训练并参与各类表演活动。1995年8月，她随伊宁市少儿艺术团远赴昆明进行演出，并在舞台上精彩演绎了舞蹈《锡伯姑娘》。1996年9月，佟丽娅顺利考入新疆艺术学院附中舞蹈系，专攻舞蹈表演专业，开始了更为深入的专业学习。1997年7月，她有幸参加了新疆维吾尔自治区为迎接香港回归而举办的文艺晚会演出。1999年9月，佟丽娅前往北京，参与了建国50周年庆典阅兵式的新疆彩车表演项目，并凭借出色表现最终荣获了优秀贡献奖。2000年，佟丽娅以优异的成绩从学校毕业，并被分配至新疆歌舞团担任职业舞蹈演员；同年2月，她登上了新疆电视台春节联欢晚会的舞台；此后，她并未停止进修的脚步，成功考取了新疆艺术学院舞蹈学院的舞蹈教育专业，同时利用课余时间涉足多个领域，包括担任电视广告与摄影模特，以及在新疆丽燕舞蹈学校、乌鲁木齐市青少年宫兼任舞蹈教师；也是在这一年，年仅17岁的佟丽娅便通过了新疆舞蹈家协会的严格考核，获得了四级舞蹈考级培训教师资格。2001年3月，佟丽娅被临时借调到马兰基地，参加了总装备部组织的文艺调演；随后，她又前往山东潍坊进行了为期近三个月的实习演出；6月，她参与了香港卫视中文台申奥宣传片的拍摄工作；9月，她跟随新疆歌舞团参加了全国少数民族文艺汇演，并在其中担任锡伯族舞蹈《喜上眉梢》的女领舞，最终凭借精湛的舞技在此次汇演中获得了表演三等奖。2002年6月，佟丽娅报名参加了首届新疆小姐选美大赛，并凭借出众的气质与才艺夺得亚军；随后，她又参加了全国影视新人选拔大赛，并一举斩获金奖；8月，她随中央电视台《同一首歌》节目组奔赴各地，参与了一系列文艺演出；10月，佟丽娅被借调到中国歌舞团一分团工作近半年，期间参与了大型歌舞节目《秘境之旅》的演出。2003年1月，她亮相于中国中央电视台西部频道《魅力西部》春节特别节目，并在节目中表演了包括《楼兰姑娘》《花儿为什么这样红》《玛露夏》在内的多个舞蹈作品；2月，她随新疆艺术学院青年艺术团赴香港进行文化交流演出；同年，她还因专业成绩突出获得了新疆艺术学院舞蹈专业的单项奖学金。2004年，佟丽娅正式被中国歌舞团录用，成为该团的一名舞蹈演员，并在文化部举办的春节电视晚会上表演了维吾尔族独舞《巴郎仔》及群舞《神秘面纱》等作品；也是在这一年，她以出色的成绩被中央戏剧学院表演系本科表演专业录取，成为首位考入中央戏剧学院表演专业的新疆锡伯族学生，创造了历史；此外，她还受邀担任了王宏伟《喀什噶尔女郎》音乐录影带的女主角。2005年，日本富士电视台制作的纪实性电视专题片《追梦的人》对佟丽娅的艺术成长历程进行了专题报道与介绍。
二零零六年，当时还是中央戏剧学院二年级学生的佟丽娅，有幸参演了由著名导演尔冬升执导的现代情感题材电视剧《新不了情》。在这部作品中，她诠释了青年时期的李再爱一角，这个角色不仅拥有出众的外貌和悦耳的嗓音，更具备一种独特而卓越的气质。凭借此次演出，佟丽娅正式开启了她的影视演艺生涯；就在同一年，她也完成了个人首部电影作品《葵花子》的拍摄，从而在大银幕上留下了最初的足迹。到了二零零七年，佟丽娅继续在戏剧舞台上磨练自己，参与了中央戏剧学院出品的现代话剧《蝴蝶是自由的》的演出；也是在这一年，她首次担纲女主角，领衔主演了现代青春爱情剧《空巷子》，剧中她所扮演的齐乔是一个美丽却命运波折的女孩，这个重要的角色标志着其演艺事业的一次显著进阶；此外，佟丽娅还在现代缉毒题材剧集《红蝎子》中客串出演了名为古丽的角色，这是一个游走在边缘、从事毒品贩卖的复杂人物，进一步展现了其戏路的多样性。这段时期的工作经历，尤其是她对各类角色的尝试与积累，为其日后在表演领域，包括在《敦煌之舞》等作品中的精彩呈现奠定了扎实的基础。
二零零八年，佟丽娅的演艺事业迎来了一个重要的开端。她与多位演员共同参演了古装宫廷传奇剧《母仪天下》，在剧中扮演了容貌倾城、舞姿卓绝的历史人物赵飞燕。这个角色不仅是佟丽娅首次尝试古装剧，也因其出色的演绎而获得了广泛关注，为她日后在影视行业的发展奠定了初步的基础。此后，她又在都市爱情励志剧《我是一棵小草》中饰演了内心充满物质渴望的女大学生岳小梅，并与演员于毅演绎了一段生动的兄妹情谊。同年，佟丽娅还参与了现代情感剧《鸳鸯河》的拍摄，与谢君豪、郭珍霓、郭凯敏等演员合作，在剧中扮演了一位中学音乐教师黄曼莉，展现了角色细腻的情感世界。此外，她也出演了都市家庭伦理剧《人活一张脸》，进一步拓宽了自己的戏路。 进入二零零九年，佟丽娅的演艺活动更为活跃。她首先参演了民国爱情伦理剧《娘妻》，随后又与赵文瑄、海陆、袁姗姗等演员共同主演了年代情仇剧《大屋下的丫鬟》。在该剧中，她成功塑造了江南女子苏文慧的形象，这是一个为了探查父母被害真相而默默承受苦难、坚韧不屈的角色。同年，在与陈键锋合作主演的年代商战爱情剧《烟雨斜阳》中，佟丽娅饰演了女主角高宛宜，其角色性格秀外慧中、温柔体贴，给观众留下了深刻印象。此外，她还领衔主演了民族剧情片《花腰女儿红》以及都市爱情片《玫瑰余香》，展现了在不同题材作品中的表演潜力。 二零一零年，佟丽娅继续在多部剧集中贡献精彩表演。她与霍建华、刘诗诗、马天宇等演员联袂出演了古装武侠剧《怪侠一枝梅》，在剧中饰演荆如忆一角。这个角色聪慧美丽、善解人意，却最终走向悲剧结局，其凄美的命运令人扼腕。之后，她又参与了都市时尚悬疑剧《无懈可击之美女如云》的演出。同年，在与高露、戚薇、杜淳等人合作主演的现代都市爱情剧《我的经济适用男》中，佟丽娅饰演了都市白领何小君，角色外表亮丽，内心世界却丰富而细腻，呈现出现代女性的复杂情感。此外，她还主演了现代家庭情感剧《错恨》，通过一系列不同类型的作品，持续积累着表演经验，并逐步确立了自己在影视圈内的位置。
二零一一年，佟丽娅迎来了演艺事业的重要发展时期。她与杨幂、冯绍峰、何晟铭共同主演的宫斗穿越题材电视剧《宫锁心玉》正式与观众见面。在该剧中，佟丽娅生动诠释了年素言这一角色，将其从最初的天真少女逐渐蜕变为工于心计的复杂人物的过程刻画得淋漓尽致。这部剧集播出后反响热烈，不仅以突破百分之二的收视率夺得了全国同时段电视剧的收视榜首，也让佟丽娅个人收获了一系列影视奖项的肯定，知名度由此大幅提升。同年，她参演的民国家庭喜剧《欢喜婆婆俏媳妇》也通过卫星频道在全国范围内播出，进一步拓宽了她的作品覆盖面。一月十六日，佟丽娅参与了《百花迎春——中国文学艺术界2011春节大联欢》的录制，并在现场演绎了歌曲《我们新疆好地方》《我为祖国献石油》，展现了她在表演之外的歌唱才能。进入九月，她首次登上大银幕，主演的悬疑爱情惊悚电影《紫宅》登陆影院，这标志着其演艺事业迈入了一个新阶段。同年十一月，她又有一部古装宫廷魔幻剧《唐宫美人天下》播出，剧中她扮演的舞倾城是鸣翠坊的首席舞姬，角色性格敢爱敢恨，容貌明艳动人，舞技更是超凡脱俗，给观众留下了深刻印象。 时间来到二零一二年，佟丽娅继续活跃于电视荧屏。她主演的现代都市爱情剧《北京爱情故事》播出，她所饰演的沈冰是一位如冰雪般清透、性情温柔却又不失倔强与坚韧的“冬姑娘”。这部剧集在播出后获得了收视与口碑的双丰收，佟丽娅个人的关注度与人气也随之水涨船高。此后，她又在都市青春爱情剧《恋爱的那点事儿》中担纲主演，出演了真诚善良、活泼率真的都市女孩于湖新，展现了其驾驭现代戏的多样可能。同年，她主演的年代言情剧《爱可以重来》也与观众见面，剧中她挑战了命运坎坷、性格坚毅的女主角陆嘉亮一角，演绎了一段动人的传奇故事。此外，佟丽娅还参演了现代青春爱情片《致我们终将逝去的青春》，在大银幕上继续探索。同年十一月二十一日，她发布了个人首支音乐作品《只为你歌唱》，开启了在音乐领域的尝试。 二零一三年五月，佟丽娅主演的现代灾难情感剧《唐山大地震》开播，她在剧中饰演的女主角万小登年龄跨度接近三十年，这对她的演技是一次不小的考验。不久后，她被委任为第四届中国大学生电视节的形象大使，体现了其在年轻观众中的影响力。同时期，她领衔主演的都市家庭情感剧《断奶》播出，她成功塑造了安琪这一角色——一个性格可爱但因自幼受宠而有些娇惯的都市女孩。凭借在此剧中的出色表现，佟丽娅赢得了第十三届华鼎奖中国百强电视剧最佳女演员奖以及全国观众最喜爱的十大影视明星奖，业界与观众的认可可见一斑。八月八日，她发布了为自己的生日特别打造的单曲《我们》。九月，她参演的现代犯罪悬疑电影《全民目击》上映，进一步丰富了其电影作品序列。同年，她还主演了都市医疗言情剧《产科医生》，饰演了一位外表靓丽、内心充满勇气与奉献精神的产科医生何晶。该剧在次年播出后，以平均收视率超过百分之一的成绩，成功摘得CSM50城黄金时段收视冠军。纵观整个二零一三年，佟丽娅凭借在多部类型各异的影视作品中的扎实表现，最终荣获亚洲偶像盛典年度最具实力女演员奖，为其这一阶段的努力与成长画上了一个圆满的句点。
在2014年，佟丽娅与多位艺人合作出演的电影版《北京爱情故事》正式登陆院线，她于片中塑造了沈彦这一角色，刻画了一位与男友一见倾心、却因结婚无房而陷入现实困境的都市女性，该影片最终收获了超过4亿人民币的票房佳绩；同年5月，由她领衔主演的民国女性传奇剧《刀客家族的女人》在卫星频道播出，剧中她生动演绎了葛大妮从豪爽泼辣的纯真少女逐渐蜕变为坚定成熟的革命女战士的完整历程；随后，她主演的都市爱情励志剧《恋恋不忘》也与观众见面，佟丽娅在剧中扮演了美丽善良、性格坚韧的女主角吴桐，该剧凭借平均收视率破一的优秀表现，成功摘得CSM50城黄金时段收视冠军；8月，她主演的现代都市爱情剧《酷爸俏妈》开机，她在剧中诠释了外表文静娴雅、时尚靓丽，内心却蕴藏着一颗离经叛道之心的小学英语教师黄小颖；11月，其主演的爱情励志喜剧《大都市小爱情》开播，她所饰演的苏劲是一位相貌甜美、精明能干且内心善良的典型现代女性；至年底，她参演的3D战争动作片《智取威虎山》上映，佟丽娅在片中扮演了心地纯洁、为人正直勇敢的战地卫生员白茹，这部影片的票房成绩最终突破8亿人民币大关；此外，在同年的福布斯中国名人榜排名中，佟丽娅也凭借其突出的行业影响力，位列第四十三名。进入2015年，佟丽娅主演的现代情感剧《平凡的世界》首次播出，她在剧中饰演的女主角田润叶表面看似感情温厚、宽容顺从，骨子里却透着一股执拗与倔强，凭借对这一角色的精彩演绎，她先后荣获第19届华鼎奖中国当代题材电视剧最佳女演员以及第28届中国电视金鹰奖观众喜爱的女演员奖等重要荣誉；3月4日，佟丽娅受邀登上中央电视台元宵晚会的舞台，为全国观众表演了舞蹈节目《国色天香》；此后，由她领衔主演的古装爱情传奇剧《爱无痕》顺利完成拍摄，她在剧中饰演了才貌双全、容颜绝世且才华独步天下的女主角沈怜星；7月，她主演的现代动作警匪片《谜城》在全国范围内公映；8月，其主演的悬疑惊悚题材电影《诡劫》登陆院线；至年底，她与王宝强、刘昊然等演员联袂主演的动作悬疑喜剧片《唐人街探案》全面公映，她在片中塑造了阿香这一角色，一位妩媚动人、敢爱敢恨的泰国唐人街第一美女老板，该片最终取得了超过8亿人民币的优异票房成绩。2016年，佟丽娅主演的现代爱情悬疑片《奔爱》在全国影院上映，她在片中扮演了身份复杂、神秘莫测的大明星叶依依；10月，她主演的另一部现代动作警匪片《惊天破》也如期上映；与此同时，她作为固定嘉宾参与的国防教育真人秀节目《真正男子汉第二季》于湖南卫视播出，在节目中，佟丽娅与其他几位嘉宾一同深入一线部队，在空军的不同兵种中亲身体验了五次为期三天两夜的真实军营生活；同年，佟丽娅还领衔主演了年代热血传奇剧《远大前程》，在剧中她成功塑造了林依依这一角色，一位智勇双全、性格中带有鲜明男性气质的传奇女性。
二零一七年三月，佟丽娅获聘担任中国电视艺术家协会演员工作委员会常务理事一职，开启了她在行业组织服务的新阶段。同年，她出演的首部影视作品是热血抗战题材剧集《爱国者》，在剧中她生动诠释了天真烂漫、信仰坚定的革命战士舒婕一角，展现了其塑造正面人物形象的扎实功底。随后，她主演了奇幻爱情喜剧电影《超时空同居》，该片于次年上映后取得了近九亿元人民币的优异票房成绩，成功跻身国产电影年度票房前十行列。凭借在此片中出色演绎了外表拜金、内心却纯真温柔的女主角谷小焦，佟丽娅赢得了业界与观众的广泛认可，并因此荣获第21届上海国际电影节电影频道传媒关注单元最受传媒关注女主角奖，同时获得第17届中国电影华表奖优秀女演员提名，彰显了其表演实力的飞跃。同年十一月十四日，她应邀参与了《星空演讲》主题活动的冬季场次，在活动现场的演讲中，她真挚地分享了个人从艺以来的成长经历与内心感悟。十二月，由她特别主演的古装权谋剧《琅琊榜之风起长林》通过卫星频道与全国观众见面，她所扮演的蒙浅雪是长林王府的世子妃，其人物设定英姿飒爽、身手不凡，为剧集增添了浓墨重彩的一笔。与此同时，她主演的另一部民国背景喜剧电影《鼠胆英雄》也于该时段顺利完成拍摄工作。此外，在当年公布的福布斯中国名人榜上，佟丽娅凭借其全面的影响力和活跃表现，荣登第三十八位。 时间来到二零一八年一月二十日，佟丽娅以青年文艺工作者代表的身份亮相中国文联春节联欢晚会，并与另外三位演员合作献唱了歌曲《春暖花开》。二月十五日除夕之夜，她首次登上了中央电视台春节联欢晚会的舞台，与多位艺人共同献上了精彩的开场歌舞表演《万紫千红中国年》。三月，她主演的都市时尚爱情剧《明天我们好好过》正式宣布杀青，她在剧中饰演的女主角何大叶是一位性格独立坚强、兼具魅力与思想深度的现代都市白领，这一角色进一步拓宽了她的戏路。四月三十日，她参加了中央电视台主办的“筑梦新时代”五四主题晚会，并在晚会上获颁上一年度的“五月的鲜花”优秀青年演员荣誉称号。她主演的聚焦特定行业的都市剧《完美关系》也在此后不久拍摄完成。五月七日，她怀着深切的情感参加了“5·12”汶川大地震十周年慰问演出，并在现场深情演唱了歌曲《春暖花开》。六月，她被委任为第十三届华语青年影像论坛的形象大使，助力推广青年电影文化。此外，她还受邀担任第五届中国好演员奖推荐团成员，并出席了该奖项的启动仪式。十一月，她投入奇幻动作电影《刺杀小说家》的拍摄工作，为契合角色要求，她在开机前接受了包括耐力、心肺功能、爆发力在内的多项高强度身体极限训练，展现了其敬业精神。十二月，她盛装出席第十七届中国电影华表奖颁奖典礼，并在典礼上表演了一段极具艺术感染力的敦煌舞蹈，令人印象深刻。随后，她还参与了《我们的四十年——庆祝改革开放40周年文艺晚会》的录制，在晚会中与其他演员共同朗诵了情景诗《伟大的觉醒》。 二零一九年八月，佟丽娅再次荣登福布斯中国名人榜，位列第七十九名。九月九日，她参演的青春校园情感剧《我在未来等你》在爱奇艺平台播出，她在剧中饰演了成年时期的王微笑。九月二十九日，她参加了庆祝中华人民共和国成立七十周年大型文艺晚会《奋斗吧中华儿女》，与其他九位演员同台表演了诗朗诵《致敬人民》。由她与宋佳、雷佳音、韩东君等共同主演的国庆七十周年献礼影片《我和我的祖国》（第七单元《护航》）也于九月三十日起在全国影院公映。十一月九日，由佟丽娅亲自担任策划并领舞、历时两年精心筹备的舞蹈剧场作品《在远方，在这里》连续两天在国家大剧院歌剧院隆重上演，这部作品不仅是对她艺术道路的一次阶段性总结，更是她向内心澎湃的艺术热情与魂牵梦绕的故乡深情献上的一份厚礼。十二月十九日，她亮相“濠江情 中国心”庆祝澳门回归祖国二十周年文艺晚会，在音乐情景剧《澳门风情》中精彩演绎了葡式土风舞。 二零二零年一月二十四日除夕夜，佟丽娅与任鲁豫、尼格买提·热合曼、尹颂、张舒越共同担纲中央广播电视总台春节联欢晚会主会场的主持人，这是她首次以主持人身份登上春晚舞台。二月八日，她参与了中央广播电视总台元宵节特别节目的录制。五月二十三日，她作为舞蹈领队参加的东方卫视全民舞蹈励志竞技节目《舞者》正式开播。此后，她与韩庚、何润东、陈都灵联袂主演了古装传奇剧《浣溪沙》，在剧中饰演女主角西施，这一角色被塑造为天生丽质、倾城倾国的典范，既是美丽化身与代名词，也代表着中国古代四大美女之首的传奇形象。八月二十七日，她第四次入选福布斯中国名人榜，排名上升至第五十五位。九月二十六日，她与蓝羽、任鲁豫、王俊凯共同主持了第三十五届大众电影百花奖颁奖典礼暨闭幕式。十月一日，她参与的中央广播电视总台《江山如画国庆音乐会》播出，在音乐会环节中，她与蔡徐坤合作演唱了歌曲《山河无恙在我胸》。十一月十六日，她与佟大为搭档主演的都市情感剧《爱的厘米》播出，她饰演的关雨晴是一位聪慧过人、业务能力出众、形象靓丽且作风干练的民航女机长。十二月三十一日，她参加了《2021迎冬奥相约北京BRTV环球跨年冰雪盛典》，为这一年的艺术旅程画上句点。
在2021年年初，佟丽娅便以主持人的身份亮相于“百花迎春——中国文学艺术界春节大联欢”的舞台；紧接着在2月11日的除夕之夜，她再次登上了中央广播电视总台春节联欢晚会，并与陈伟霆、江疏影等众多艺人联袂献上了精彩纷呈的开场歌舞《万事如意》；到了3月31日，由她主演的一部聚焦都市情感的电视剧《明天我们好好过》正式与观众见面；6月13日，她参演的一部描绘近代革命历史的剧集《百炼成钢》也如期播出；在7月1日这个重要的日子，佟丽娅出演的为中国共产党成立百年精心打造的献礼影片《1921》隆重上映；与此同时，她主演的另一部革命历史题材电影《革命者》也于同日登陆大银幕，她在片中生动塑造了革命先驱李大钊的妻子赵纫兰这一形象；7月9日，她参演的一部弘扬主旋律的抗疫主题电影《中国医生》上映；8月，她受邀与金晨、孟美岐一同担任爱奇艺平台推出的舞蹈竞技成长类真人秀节目《舞蹈生》的导师；10月8日，她主演的一部近代革命剧《霞光》在中央电视台电视剧频道播出。进入2022年，佟丽娅的艺术活动依然密集，年初她便先后为北京冬奥会和冬残奥会口号推广音乐短片《一起向未来》以及颁奖仪式推广歌曲《致敬勇士》献声；5月3日，她主演的一部涉及经济侦查与商业斗争的电视剧《杠杆》播出；7月30日，她与蓝羽、吴刚、邓超共同主持了第36届大众电影百花奖颁奖典礼这一电影界盛事；8月14日，她出席了微博电影之夜活动；10月，她参与演唱的一部音乐电视作品《我们的歌》正式发布；11月20日，她参加的一档节目《时代风尚——中国文艺志愿者致敬大国重器特别节目》播出，并在节目中表演了歌舞《我们都是追梦人》；12月14日，她参加了FIRST惊喜影展与新浪娱乐联合举办的新浪潮论坛。时间来到2023年，1月12日，佟丽娅参与的“时代风尚——中国文艺志愿者致敬大国重器”特别节目（吉林长春·中国一汽专场）在吉林卫视播出；1月22日，她再次参加“百花迎春——中国文学艺术界春节大联欢”，并在晚会上表演了舞蹈《年画舞》；3月5日，她出席了纪念毛泽东等老一辈革命家为雷锋同志题词六十周年文艺晚会《新时代 新雷锋》，并与许魏洲合作表演了节目《雷锋日报——你带来了什么》；3月25日，她在新浪微博之夜上荣获“微博年度质感演员”奖项；4月28日，她主演的一部消防灾难动作题材电影《惊天救援》上映；5月20日，她出演的一部以非遗文化为背景的都市剧《正好遇见你》播出；5月23日，她参与演唱的中国电影华表奖主题推广曲《光辉》的音乐短片正式发布；7月15日，她领衔主演的一部年代传奇剧《欢颜》播出；8月17日，她领衔主演的现代剧情片《我经过风暴》上映，在片中她饰演的主人公徐敏是一位原本事业有成的独立女性，却在婚姻中不幸遭遇了丈夫的暴力行为与情感操控；12月21日，她特别出演的一部电视剧《三大队》开播。2024年2月8日，佟丽娅主演的一部现代喜剧片《来都来了》在云影院上线；4月12日，她参加了2023-2024年度中国电影大数据暨电影频道M榜荣誉之夜，并荣获“年度关注演员奖”；5月19日，她参与的一档星素结合励志体验节目《极限挑战第十季》播出；5月25日，她参演的广播剧《你的热瓦普是我的心里话》相继在上海新闻广播电台的《援建之声》节目、喜马拉雅网络广播平台以及中央广播电视总台中国之声的《记录中国》节目中播出；6月15日，她领衔主演的另一部现代剧情片《狗阵》上映；8月23日，她领衔主演的电影《假如，我是这世上最爱你的人》上映，她在片中挑战自我，饰演了无臂女主角福佳艺；8月27日，她主演的一部聚焦乡村教育题材的电视剧《春风化雨》播出，她饰演了一位性格豪爽、做事雷厉风行的乡村支教老师安颜；9月，她凭借在作品《欢颜》中的出色表现，入围了金鹰奖最佳女配角奖；9月16日，她参加的河南卫视节目《中秋奇妙游》播出，并在其中担任舞蹈节目《月夜桂飘香》的领舞者；9月17日，在东方卫视播出的中秋晚会上，她表演了奇幻秀《博物馆奇妙夜》；9月22日，她参加的“湾区升明月”2024大湾区电影音乐晚会播出，在晚会上她与黄晓明、许靖韵等人共同合唱了歌曲《家(Ⅲ)》；10月，新华社专访她的专题报道节目《十年·拾光》播出；12月28日，她领衔主演的一部悬疑犯罪题材电影《误杀3》上映。2025年1月1日，佟丽娅主演的政法单元剧《真心英雄》上星播出；1月24日，在播出的“和合之家——2025中国网络视听年度盛典”上，她与杨玏合作表演了情景音乐秀《春风化雨》；1月27日，她获得了中国银幕风云榜年度演员奖；3月19日，她参加了东方卫视的节目《2025电视剧品质盛典》；同月，她参演的电影《遥远的普若岗日》宣布杀青；6月13日，她在2025微博电影之夜上荣获“年度优秀演员”荣誉。7月26日，她参加的一档综艺节目《姐姐当家》播出。9月13日，她参演的电影《轻于鸿毛》上映。9月28日，她参加节目《“湾区升明月”2025大湾区电影音乐晚会》，并演唱了歌曲《世上只有妈妈好》；11月11日，她出演的2025年中国金鸡百花电影节宣传片暨开幕短片《奔赴光影》正式上线。11月24日有消息宣布，她凭借在作品《误杀3》中的精湛演技，获得了第17届澳门国际电影节“金莲花”最佳女主角奖的提名。12月6日，她参加了节目《2025爱奇艺尖叫之夜》。12月16日，她参演的电影《遥远的普若岗日》上映；同日，她还出席了安徽卫视的活动《2025国剧盛典》。12月20日，她参加的节目《光辉——致敬中国电影诞生120周年系列节目》播出。
佟丽娅的父亲名为佟吉生，他长期在新疆维吾尔自治区的文化艺术领域工作，曾先后担任新疆维吾尔自治区音乐家协会的常务副主席及秘书长等重要职务，在推动当地音乐事业发展和协会日常运作中发挥了积极的作用。
2012年3月17日，佟丽娅与陈思诚共同亮相湖南卫视的《快乐大本营》节目，并在节目中正式向公众公布了彼此的恋情，开启了他们备受关注的感情历程。2014年1月16日，两人选择在风景如画的大溪地岛举行了一场浪漫的婚礼，标志着他们的关系步入了一个新的阶段。2015年5月，一家三口的概念尚未成为现实，但佟丽娅与陈思诚已再次携手合作，共同参与了一部电影的拍摄工作；随后在同年的10月21日，陈思诚通过媒体微信群分享了一张二人手持婴儿装的照片，以此向外界证实佟丽娅已经怀孕，并欣喜地透露他们将迎来一个属猴的宝宝。2016年1月30日下午，佟丽娅在个人微博上发布了一张自己、宝宝以及前夫三个人的手牵在一起的照片，温馨的画面引发了广泛关注；紧接着在同年5月8日，佟丽娅的首部个人图书作品《心花朵朵》正式出版面世，她的丈夫陈思诚亲自为这本书撰写了序言，而《心花朵朵》则通过一系列生动活泼、充满爱意的漫画以及想象力丰富的小故事，生动地再现了佟丽娅与陈思诚在日常生活中那些恩爱甜蜜与嬉笑打闹的快乐时光。2021年5月20日，佟丽娅与陈思诚通过社交媒体共同宣布了两人离婚的消息，陈思诚在发文中写道：“2011年至2020年的故事至此告一段落，你们永远是我最爱的人，未来我将换一种身份继续守护。”佟丽娅随后也发文回应道：“人间依然值得，未来依旧可期。谢谢你。”2025年7月26日，在最新一期播出的《姐姐当家》节目中，佟丽娅坦诚地谈及了与陈思诚离婚后的相处关系。她表示，尽管两人已经分开，但仍然可以一起合作拍戏、共同陪伴孩子的成长，并强调“虽然情感上无法再携手同行，但在孩子人生的重要时刻，父母双方都应当在场”。8月8日是佟丽娅的生日，陈思诚于当天零点准时在微博上晒出了一张佟丽娅与儿子朵朵的背影合照为她庆生，并在配文中写道：“新的一岁，愿你于内于外，都能拥有更加广阔、更加明媚的人生舞台。”
自2011年起，佟丽娅便积极投身于各类公益事业，当年她不仅担任了一心一益公益创意大赛的爱心大使，同时也开始义务承担起锡伯族形象大使的职责，致力于推广民族文化。2012年9月1日，她亮相时尚芭莎慈善夜十周年庆典，以实际行动为慈善事业贡献自己的力量。2013年4月20日，四川芦山发生强烈地震后，佟丽娅通过相关基金会向灾区捐款；随后在4月28日，她又参与了四川卫视现场直播的“中国爱·420芦山强烈地震”大型公益特别节目，通过镜头为受灾群众祈福。同年7月，佟丽娅参与了《公益中国》的节目录制，期间亲自前往关爱中心探望智障与伤残儿童，不仅在现场作为致辞人分享感人故事、参与互动访谈，还慷慨捐款五万元；她更借此机会呼吁社会公众共同参与爱心行动，帮助这些孩子获得更多支持。9月，她参与发起音乐教育培训基地的捐助项目，并赴青海西宁参加“我的中国梦”希望工程音乐教育公益活动；在此期间，佟丽娅被聘任为青海省希望工程爱心大使，她深入西部地区的学校探访，为孩子们带去学习与生活物资，临时担任代课教师，协助建立爱心图书馆，并资助贫困学生；同时，她借助自身在微博平台的影响力，积极呼吁公众关注儿童艺术教育类公益项目。此后，佟丽娅还出席了联合国妇女署公益合作发布会，成为与该机构深度合作的首位中国演员，携手品牌珀莱雅共同推进女性公益与性别平等项目。 2015年6月15日，佟丽娅参加了《星光上海—华谊ELLE之夜》五周年庆典活动；7月，她又出席由时尚芭莎与UN’SI吾思联合发起的“公益星设计”第二季启动仪式，并以活动大使的身份与众艺人一同登台，号召社会各界关注贫困儿童的艺术教育需求。2016年7月，湖北省遭遇特大暴雨灾害，佟丽娅与丈夫陈思诚共同向灾区捐款一百万元，助力当地群众渡过难关，并呼吁社会凝聚力量抗击灾情。2017年7月，她作为文艺志愿者随中国文联文艺志愿服务团前往三沙，慰问驻守边防的战士与当地居民，并为官兵表演了家乡的新疆舞蹈；尽管演出时舞台因大雨积水，她仍坚持完成表演。此行中，她通过个人微博自发宣传文艺志愿者在三沙的活动，相关内容获得超过三千万阅读量与二十八万点赞，有效传播了志愿服务的精神。2018年，佟丽娅加入CCTV电影频道“脱贫攻坚战—星光行动”公益项目，回到家乡新疆开展扶贫工作；同年，她受法国旅游发展署邀请担任法国旅游推广大使，拍摄了唯美浪漫的法国旅游宣传片《法兰西·相遇从不恨晚》，带领观众沉浸式体验法国的自然景观与人文风情；5月，她参与“中国文联文艺志愿小分队走进西南科大——纪念5.12汶川特大地震”活动；10月17日，她被聘任为该项目的“星光调研员”；11月2日，她随中国文艺工作者代表团访问朝鲜，参与中朝联合文艺演出及文化交流；12月1日，在第31个世界艾滋病日，佟丽娅出席“爱之声”青少年防艾公益慈善活动，接受临汾红丝带学校学生佩戴的红领巾，获颁证书成为全国防艾义务宣传员；此外，她也多次参与芭莎明星慈善夜及相关募款活动。 2019年2月，因在中国文联“送欢乐下基层”文艺志愿服务中的持续投入，佟丽娅获评宣传推选学雷锋志愿服务“四个100”先进典型活动“最美志愿者”；3月26日，她位列上一年度中国慈善名人榜第19名；12月5日，她参加北京2022年冬奥会和冬残奥会赛会志愿者全球招募启动仪式，并与众人合唱歌曲《冬梦飞翔》。2020年2月2日，佟丽娅参与演唱的文艺界抗疫主题歌曲《坚信爱会赢》正式发布；此后，她还分别与韩磊、蔡徐坤合作演唱了另外两首抗疫歌曲《天使的阳光》与《山河无恙在我胸》；10月18日，她担任中国视协新文艺组织和新文艺群体工作委员会副主任。2021年1月，佟丽娅连续三年入选由北京师范大学新媒体传播研究中心、责任云研究院、封面新闻、封面新闻研究院及中国社会责任百人论坛联合发布的《中国影视明星社会责任研究报告》综合排行榜，排名依次为第18、第11和第37位；7月21日，河南郑州发生严重洪涝灾害，她向郑州市红十字会捐款一百万元；同年12月29日，在中国电视艺术家协会演员工作委员会换届工作会议上，佟丽娅当选为第三届演员工作委员会副会长。2022年11月6日，她出席第14届金鹰节颁奖晚会；同年，还在由媒体人陈鲁豫主持的FIRST惊喜影展中担任对谈嘉宾。2025年1月7日，西藏日喀则市定日县发生6.8级地震，佟丽娅为救援工作提供资金支持；3月21日，她成为西藏冰川保护宣传使者；7月，北京遭遇极端强降雨灾害，她通过“携手明天”爱心基金捐赠活动支援北京救灾；11月，香港大埔宏福苑发生火灾，佟丽娅联合多位艺人共同捐赠三百五十万元人民币，用于驰援香港受灾群众。
佟丽娅是一位来自锡伯族的美丽姑娘，她自幼便对艺术怀有深厚的兴趣与执着的追求，其性格勤奋刻苦，在追求艺术的道路上从未轻言放弃。早在大学求学期间，她就因其出众的容貌与气质，被公认为中央戏剧学院2004级的校花。作为一位自愿担当的锡伯族形象大使，佟丽娅始终以实际行动致力于传承和弘扬锡伯族悠久而独特的民族文化，为此付出了持续不懈的努力。在荧屏上，佟丽娅大多以甜美可人的花旦形象示人，她凭借在古装剧《宫锁心玉》中成功诠释了年素言这一角色，从而与杨幂、唐嫣、刘诗诗一同被观众并称为四大古装美女。尽管佟丽娅的影视作品多以古装扮相为主，但美人终究是美人，无论是仙气飘飘、气质高雅，还是妩媚动人的多种风格，她都能完美地驾驭与呈现。在电视剧版《唐山大地震》中，佟丽娅所饰演的小灯一角，以其敏感、催泪、内敛且性格复杂的角色特质，让广大观众清晰地看到了她日益纯熟的演技以及对人物多面性细致入微的塑造能力。从五官来看，佟丽娅的面容几乎无可挑剔，她拥有一双明亮的大眼睛、高挺的鼻梁和标准的瓜子脸，脸颊上还有两个迷人的小酒窝，笑起来时隐约露出的小虎牙更为她增添了几分俏皮与可爱。与此同时，佟丽娅还被媒体和观众誉为360度无死角的美女，并且身上自带一种古典美人的独特韵味。她柳眉素肌，显得玲珑剔透，更散发出一种纯净自然的美感。佟丽娅所塑造的荧幕形象丰富而多变，并且始终在不断寻求变化与突破，其出色的外在条件结合扎实的表演功底，使得她在演绎各类角色时都能做到游刃有余、收放自如。例如，一向以柔弱温婉形象深入人心的佟丽娅，在电视剧《刀客家族的女人》中却大胆突破，饰演了一位泼辣、粗犷豪放的抗日女英雄葛大妮，这个风风火火、性格强势的角色也让观众内心的情感小宇宙彻底爆发。在《智取威虎山》这部充满浓烈雄性荷尔蒙气息的影片中，佟丽娅作为女主角的出现，无疑为那些喜爱硬汉题材的观众带来了一份惊喜。她所扮演的小白鸽，集战斗能力与治疗技能于一身，显得英气勃勃，充分展现了革命年代女子不爱红妆爱武装的飒爽英姿。通常而言，革命战争题材电影难免清一色地充斥硬汉与热血元素，而佟丽娅饰演的小白鸽恰恰成为了整部影片中一抹亮丽的点缀，堪称点睛之笔。她的美貌从未掩盖其才华，始终用优秀的作品征服观众。佟丽娅自出道以来，演技日益精进且愈发成熟，成功塑造了众多令人难忘的影视形象。无论是电影版《北京爱情故事》里纯真美好的沈彦，还是战争片《智取威虎山》里既清纯又霸气的小白鸽，亦或是悬疑喜剧片《唐人街探案》里妩媚诱惑却又带着呆萌气息的阿香，佟丽娅总能举重若轻地驾驭各种不同类型的角色，给观众留下深刻印象。在《超时空同居》中，佟丽娅“准确而生动的把握住角色的内心世界，为观众呈现出一个性格立体丰富、内心充满力量的新时代魅力女性形象，整体表演张弛有度，收放自如，在幽默诙谐中透出笃定沁润的动人力量，佟丽娅为国产喜剧电影中的女性角色塑造带来一股难得的清新之风，令人惊喜。佟丽娅的现代装扮往往明艳动人，古装扮相则精致到每一个细节，无论是慵懒、高贵，还是魅惑、冷艳等不同气质的造型，她都能轻松驾驭，并且美得惊心动魄、撩人心弦。容貌昳丽、宛如盛唐绝色，是佟丽娅留给人们的深刻印象之一，其敦煌造型更是展现出一种经世无双的绝美风采。而她的另一些古装造型则多了几分仙女下凡般的平易近人之感，加之那梨涡浅笑的温柔模样，总让人感到如沐春风，心生亲近。