2000年，17歲的應采兒參加了美國華埠小姐選美比賽，並獲得亞軍。之後被向華強太太陳嵐賞識，簽約成為其旗下演員。當電影《全職殺手》要開拍時，中國星把應采兒帶去試鏡，被劉德華和反町隆史相中而出任片中第二女主角，從此開始其演藝生涯。
2004年，在鄧安寧執導的《候鳥e人》中飾演沈蕓青。2007年，應采兒飾林雨虹，與潘小揚壹起主演麥貫之執導的中國大陸電視劇《香港姊妹》上映；同年由谷智鑫、應采兒等出演的20集探案電視連續劇《司徒空探案》播出。
2009年，在根據作家劉猛創作的同名小說改編而成的《冰是睡著的水》中飾演了韓曉琳。同年，參演撲克競技喜劇片《撲克王》，與古天樂、劉青雲、應采兒、鄧麗欣等合作。在12月22日聖誕檔登陸內地，這部耗資2000萬的電影在香港壹經上映，首周就拿下票房冠軍的佳績。
2012年，參演由金牌廚櫃與樂視網攜手推出時尚網劇電視劇《女人幫·妞兒》，這是壹部反映當下年輕人生活狀態的網劇，應采兒領銜主演兼監制，在劇中飾演SOSO壹角。
2018年1月，參加美食真人秀節目《年味有FUN第二季》。3月，與歐弟***同擔任戀愛真人秀節目《真心大冒險》主持人；同月，與秦嵐***同主演的科幻愛情片《超級APP》上映。4月，主演動作片《掃毒2之天地對決》。8月，參加夫妻觀察治愈節目《妻子的浪漫旅行》。