2006年，陳意涵出演了個人的第一部電影作品，其在現(xiàn)代劇情片《單車上路》中飾演了臺灣原住民女孩阿妹，而她也憑借此片獲得了第7屆華語電影傳媒大賞評委會的關注；隨后，陳意涵簽約經紀公司并正式進入演藝圈發(fā)展；同年，她還完成了個人的首部內地影視作品，其在趙寶剛執(zhí)導的都市青春勵志劇《奮斗》中飾演了家室優(yōu)越卻古靈精怪的可愛女孩方靈珊；而陳意涵也憑借此角色獲得了“小靈仙”的稱號，并因此被更多的內地觀眾所認識。
2007年，陳意涵出演的現(xiàn)代愛情片《刺青》在臺灣地區(qū)上映；同年，她還主演了校園愛情偶像劇《我要變成硬柿子》，其在劇中飾演的是四A班女王孫詩詩。
2008年，陳意涵擔任了饒雪漫小說《離歌》的書模；并在改編自該小說的電視電影《馬卓》中飾演了女主角馬卓；同年，她還出演了抗日諜戰(zhàn)劇《長江一號》。
2009年，陳意涵與周渝民、趙又廷、張鈞甯聯(lián)袂主演了蔡岳勛執(zhí)導的動作警匪偶像劇《痞子英雄》，其在劇中飾演了個性十足，卻又在愛情和親情之間左右為難的女主角陳琳；而她則憑借該劇贏得了頗高的人氣與關注度，并獲得了韓國首爾國際電視劇獎最佳女演員提名；同年，她還與彭于晏、陳妍希合作主演了鄭芬芬執(zhí)導的現(xiàn)愛情勵志電影《聽說》，并在片中飾演了樂觀堅強的都市女孩秧秧，而陳意涵也憑借該片獲得了第12屆臺北電影節(jié)最佳女主角的榮譽。
2010年，陳意涵與王艷、劉德凱、陳楚河聯(lián)袂主演的古龍武俠劇《新流星蝴蝶劍》在內地播出，其在劇中飾演了纖細柔美、善良多情卻又命運多舛的女主角孫蝶，而這也是陳意涵的古裝處女作；同年，她還領銜主演了都市愛情喜劇《戀愛SOS》。
2011年，陳意涵與崔始源、李東海等人合作主演了現(xiàn)代愛情勵志劇《華麗的挑戰(zhàn)》，其劇中飾演了命運坎坷的少女宮囍；同年，她還與胡歌、陳柏霖聯(lián)袂主演了都市時尚偶像劇《摩登新人類》，并在劇中飾演了善良開朗且樂觀向上的女主角夏紅果。
2012年，陳意涵與眾多藝人合作出演了都市愛情片《愛LOVE》，其片中飾演的是為人低調且與世無爭的宜珈，而她則憑借該片首次獲得了臺灣電影金馬獎最佳女配角提名；隨后，她還與陳柏霖搭檔主演了科幻懸疑愛情片《駭戰(zhàn)》，并在片中飾演了天真開朗卻身患絕癥的女主角李澄湘；12月29日，陳意涵推出了個人的首本散文寫真書《北島相遇》；年底，其與言承旭、陳妍希合作主演的古裝愛情電影《花漾》在臺灣上映。
2013年，陳意涵出演了愛情喜劇電影《愛情無全順》，并在片中飾演了眾宅男心中的女神，校花梁小琪；8月，她還在與阮經天、萬茜、陳建斌等人合作出演的現(xiàn)代劇情片《軍中樂園》中飾演了時而楚楚可憐、時而翻臉無情的阿嬌 ，而其則憑借該片再次獲得了臺灣電影金馬獎最佳女配角提名；年底，陳意涵還與薛凱琪、楊子姍、余文樂等人聯(lián)袂主演了愛情時尚喜劇片《閨蜜》 ，她在劇中飾演了遭遇未婚夫背叛的都市乖乖女希汶。
2014年，陳意涵主演的家庭情感偶像劇《親情保衛(wèi)戰(zhàn)》在CCTV-8播出，劇中她飾演了外表嬌小而不失堅忍，明眸顧盼間透出清純的女主角瑞真真 [37]? ；7月，其與江鎧同、陳匡怡、徐冬梅等人聯(lián)袂主演的都市青春勵志劇《小時代之折紙時代》上線播出，而她在劇中則飾演了溫和善良且卻又從不氣餒的第一女主角林蕭，此外，陳意涵還領銜主演了愛情賀歲喜劇片《壞姐姐之拆婚聯(lián)盟》。
2015年，陳意涵主演了愛情穿越片《新步步驚心》，并在片中飾演了聰明伶俐又獨立自主，卻意外穿越回清朝的現(xiàn)代小白領張小文（馬爾泰若曦）；隨后，其與眾多藝人共同主演的都市情感片《咱們結婚吧》在全國上映；與此同時，她還參加了湖南衛(wèi)視推出的真人秀節(jié)目《花兒與少年第二季》；同年，陳意涵還與郭濤搭檔主演了都市愛情劇《愛情筑夢師》，而劇中她則飾演了來自臺灣的90后美少女蒙依萌。
2016年，陳意涵先是主演了都市時尚愛情劇《火柴小姐和美味先生》，并在劇中飾演了耿直火爆卻內心善良的美食家阮糖；隨后，她又主演了喜劇懸疑動作片《我說的都是真的》；同年，陳意涵還領銜主演了《閨蜜2》 ；此外，她還出演了黑色喜劇片《槍炮腰花》；以及，參演現(xiàn)代美食劇《深夜食堂》的中文版。
2017年，陳意涵參加的明星推理綜藝節(jié)目《明星大偵探第二季》第二案《唐人街傳奇》上線播出；隨后，她還與賈乃亮搭檔主演了都市浪漫愛情劇《愛在星空下》，并在劇中飾演了樂觀向上的潑辣姑娘孫小艾；同年，陳意涵還執(zhí)導并領銜主演了浪漫奇幻愛情劇《幸福，近在咫尺》，而該劇也是她的導演處女作。
2018年，陳意涵與劉以豪搭檔主演了現(xiàn)代浪漫愛情片《比悲傷更悲傷的故事》，該片于同年入選韓國釜山影展，陳意涵也在同期獲得了在韓國舉行的亞洲之星大賞亞洲面孔獎。
2019年10月9日，陳意涵丈夫與許富翔確定出演騰訊視頻推出的親密關系真情秀《幸福三重奏第二季》，而該節(jié)目則為觀眾呈現(xiàn)了幾對嘉賓在婚姻中的幸福秘訣和二人世界相處的點點滴滴。
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