2004年，王珞丹出演爱情剧《蝴蝶飞飞》，从而正式进入演艺圈。2006年，主演都市爱情剧《奋斗》，王珞丹凭借该剧获得金鹰奖最佳女演员的提名。
2009年4月，王珞丹在“80后新生代娱乐大明星”评选活动中与其她三位女演员共同被评为“四小花旦”。
2010年，王珞丹凭借爱情剧《我的青春谁做主》中个性叛逆的钱小样一角，入围第16届上海电视节白玉兰最佳女主角；3月22日，王珞丹出席了“母亲水窖，润泽十年”的公益活动，并被授予“母亲水窖”公益大使称号；同年4月，王珞丹主演的励志爱情剧《杜拉拉升职记》首播 。
2011年，凭电视剧《杜拉拉升职记》获得第十七届上海电视节白玉兰奖最佳女演员的提名 ；同年，获得第十三届金凤凰奖电影最佳新人奖。
2013年，又凭借悬疑片《搜索》斩获第29届中国电影金鸡奖最佳女配角。
2014年11月20日，参与国际爱护动物基金会（IFAW）“拯救大象罗拉”的项目启动仪式，并担任爱护动物行动特使” 。
2015年8月，主演的犯罪悬疑电影《烈日灼心》上映，凭借在剧中饰演伊谷夏一角获第十三届中国长春电影节最佳女配角奖。
2018年凭借都市医疗剧《急诊科医生》获得2018电视剧年度品质表现力剧星奖。
2024年，在《百花迎春——中国文学艺术界2024春节大联欢》领唱《掌声响起来》。
2025年，参加芒果TV综艺《乘风2025》，最终，获得2025“年度乘风席位”。