1994年,8岁的牛丽燕首次出演电视剧,在刘子蔚主演的人物专辑题材剧《梅兰芳》里演梅葆�h。
1997年,在陈勋奇、周海媚主演的旧上海言情剧《风*上海滩》中饰演小若兰。
2002年,领衔主演青春校园题材电影《麻辣女生》,在片中饰演高二女生欧阳蕙。同年,在周晓文、于敏、鞠觉亮、赵箭联合执导的金庸武侠剧《天龙八部》中饰演乔峰母亲。
2004年,在民国轻喜剧《春蚕织梦》中饰演逃婚误闯桑园,被迫在桑园工作的叶桑枝。
2007年,在悬疑情感剧《梅花档案2》中饰演农村姑娘白小梅。之后因为经纪合约的问题,较少参与**剧的演出。
2011年6月,牛丽燕恢复工作的**部戏是宫晓东执导的古装历史传奇剧《穆桂英挂帅》,在剧中饰演杨家烧火丫头杨排风。12月17日出演的宫廷历史剧《凰图腾》在湖南卫视金鹰独播剧场首播,饰演女主角缪风燕的妹妹缪风萤,这是她**次尝试反面角色 。
2012年5月4日,参演的都市情感剧《幸福生活在招手》在央视八套播出。11月20日 出演的战争剧《猎*》(又名《唱支山歌给党听》)在湖南经视播出。同年在梁冠华主演的抗日战争剧《猎狼人》中饰演武功高手汤芍。
2013年,在李铁良执导的现代反*题材电视剧《未来战士》中一人分饰萧萧、吴桐两个角色。6月6日出演的都市悬疑情感剧《每个人都有秘密》在青岛开机,在剧中饰演外表冰冷干练的外科医生蒋子喻。
2014年,与于震、刘小锋、张光北共同主演战争剧《炮神》,在剧中饰演名门大户的千金小姐李慕兰,生性贤惠有文化懂医术。9月19日参演陈勋奇执导的时尚爱情功夫喜剧片《缘来是游戏》全国公映,这是牛丽燕继17年前《风*上海滩》后跟陈勋奇导演的又一次合作。
2015年4月9日,与小张铎领衔主演的抗战剧《生死连》在湖南经视播出,在剧中饰演美丽机智、善良细心的八路军医生丁灵,该剧上星播出时取得当季度四川卫视收视率**,网络点击量突破7亿。
2016年,与张笑君、小张铎共同主演抗战剧《东风破》,在剧中饰演英姿飒爽的国军副营长高萍。
2017年10月11日,参演的电视剧《红线》开播。2018年,参演电影《乞丐侠》。
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参加比赛中国小姐风采大赛