1981年宋丹丹考入北京人民藝術劇院表演訓練班，1983年留任北京人民藝術劇院演員。1984年宋丹丹在話劇《紅白喜事》中飾靈芝，榮獲文化部觀摩演出一等獎及北京市政府表彰優秀演員獎。1985年在電視劇《尋找回來的世界》飾宋小麗，榮獲第六屆中國電視飛天獎最佳女配角獎。1986年主演的電影《月牙兒》榮獲第41屆薩萊諾Salerno國際電影節意大利銀質獎。
1989年首次登上中央電視臺春節聯歡晚會的舞臺，演出小品《懶漢相親》飾演魏淑芬；1990年中央電視臺元旦晚會小品《超生游擊隊》，從此開始了她的小品生涯。
1991年蕭伯納戲劇作品《芭巴拉少校》首次搬上中國舞臺，宋丹丹飾芭巴拉少校。1993年宋丹丹在話劇《回歸》中飾羅扎，一位芭蕾舞演員出身的外國老嫗，獲得第九屆中國戲劇獎梅花獎。
1994年她和當時丈夫英達拍攝了我國第一部大型室內情景喜劇《我愛我家》，而兩人的婚姻隨后破滅。
2004年宋丹丹演出話劇《萬家燈火》中飾何老太，榮獲第五屆中國話劇獎金獅獎。5月1日，情景喜劇《家有兒女》宣布開機，宋丹丹自《我愛我家》之后再度出演情景喜劇，在劇中飾演一個母親的角色，這部300集的情景劇，每集25分鐘，描寫了青少年成長期的共同煩惱，是我國制作的第一部兒童題材的情景喜劇，2005年4月在全國各地電視臺陸續播出，在收視率上以學生及家長為主的收視群高達66.54%，《家有兒女》也在美國試水，有美國的電視臺還向制片方詢問英文版的改編權。12月，宋丹丹主演的話劇《茶館》，第一次登上美洲大陸。
2008年主演了電視劇《馬文的戰爭》，并獲得日本東京國際電視劇節特別獎。宋丹丹本人也憑該劇在2009年6月奪得第15屆上海電視節白玉蘭獎最佳女主角。2009年在電視劇《相伴》中演繹一位烈士母親賀幗玉的一生。10月，北京人藝獻禮國慶六十周年話劇《窩頭會館》，宋丹丹身兼演員和導演兩職。
2010年7月，電視劇《家的N次方》開機，宋丹丹出演女一號文楠，與導演趙寶剛扮演一對離異夫妻。
2012年3月電視劇《李春天的春天》中宋丹丹出演女一號大齡女青年李春天，宋丹丹自稱此劇是她最后一次出演比自己真實年齡小的角色。5月，隨著《金太狼的幸福生活》的播出，宋丹丹飾演的媽媽王淑華，金句不斷，被網友趣評為“舌尖上的母親”。2013年2月1日全國政協第十一屆全國委員會二十次會議上通過宋丹丹為第十二屆全國委員會委員。6月，宋丹丹憑借《金太狼的幸福生活》再度榮獲第19屆上海電視節白玉蘭獎最佳女主角。9月，在家庭輕喜劇《老米家的婚事》中，宋丹丹飾演一位慈愛的母親米嬸。
2014年8月9日，宋丹丹主演的電視劇《幸福請你等等我》舉行首映發布會，該劇將于8月21日開播，劇中，宋丹丹飾演一個離異后勇敢追求幸福的中年女性，脫胎換骨成為“白富美”，郭達在劇中飾演狂追宋丹丹的海歸。8月16日下午，宋丹丹也攜兒子友情助陣中國首個航空小鎮落戶京北的啟動儀式。
2016年12月，家庭輕喜劇《我的岳父會武術》在北京衛視開播，宋丹丹在劇中飾演護子心切的派出所退休所長馬玉茹。
2017年12月10日，宋丹丹主演的電視劇《親愛的她們》在湖南衛視開播。
2018年2月28日，宋丹丹主演的《美好生活》在東方衛視、北京衛視開播。
2019年9月24日，由李少飛執導的電視劇《我待生活如初戀》官宣，宋丹丹在劇中飾演丹丹。
2020年1月24日，宋丹丹與張國立、林永健、莫文蔚、羅志祥、龍紫嵐等在2020年中央廣播電視總臺春節聯歡晚會上表演開場歌舞《春潮頌》。這也是她最后一次登上春晚舞臺。
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