第四届中国大学生电视节形象大使
华鼎奖中国百强电视剧最好女主角
提名第21届上海电视节最好女主角
1984年8月8日，佟丽娅诞生于新疆伊犁的艺术世家，怙恃均从事艺术教导，从小佟丽娅就表现出了对艺术，尤其是对舞蹈表演艺术的酷爱。
1996年，佟丽娅就读于新疆艺术学院附中舞蹈系舞蹈表演专业，2000年就读于新疆艺术学院舞蹈教导专业。佟丽娅的舞蹈风格灵动优美，屡次被选中代表新疆地域进京角逐表演，也让佟丽娅与北京结下不解之缘。
2004年，佟丽娅加入文明部春节联欢晚会，表演了一支新疆独舞，同年，佟丽娅考入中心戏剧学院就读表演系本科班。
2006年，佟丽娅大二时出演由尔冬升执导的电视剧《新不了情》，凭仗剧中“李再爱”一角的清丽表现获得关注，自此正式出道。。
2008年，在电视剧《母范全国》中佟丽娅出演剧中的“赵飞燕”一角。同年，在生存剧《我是一棵小草》中，佟丽娅饰演岳小梅。
2009年，佟丽娅又出演了《人活一张脸》，《大屋下的丫鬟》，《烟雨夕阳》三部电视剧。
2010年，佟丽娅首次同伴霍建华，在《怪侠一枝梅》饰演荆如忆。在电视剧《无懈可击之美女如云》饰演姚辉。在《我的经济适用男》饰演何小君。
2011年，《唐宫美人全国》饰演舞倾城。佟丽娅在《美人全国》中再次饰演善于歌舞的舞倾城。佟丽娅同伴杨幂、冯绍峰在《宫锁心玉》饰演条理雄厚，舞艺精湛的“年素言”。“年素言”原名佟素言，其汗青原型是雍正皇帝的敦肃皇贵妃年氏。2011年，佟丽娅与飞轮海成员汪东城配合主演了她的首部大银幕作品，悬疑恋爱惊悚片《紫宅》。同年在电视剧《梦回唐代》中客串饰演背面角色“陶美人”；同年获得优酷大剧盛典“年度新锐偶像”。
2012年，佟丽娅在电视剧《北京恋爱故事》中饰演沈冰。在电视剧《恋爱的那点事儿》中饰演于湖新。，与杜淳饰演一对情侣。在《爱能够重来》中，佟丽娅饰演的女主角陆嘉亮。11月21日，佟丽娅在微博上首发音乐童贞作《只为你讴歌》，发布恋爱宣言。
2013年，担负第四届“中国大学生电视节”形象代言人。1月，
在电视剧《刀客家族的女人》饰演葛大妮。在电视剧《唐山大地动》中饰演女一号万小灯。在小说改编影戏《致咱们终将逝去的青春》饰演施洁。
2013年8月，在电视剧《80婚约》中佟丽娅饰演苏劲。在电视剧《王的女人》中佟丽娅客串出演了海天的嫔妃吴美人。8月8日，佟丽娅发布了《咱们》这首歌曲，并写道：“这首歌是我的小伙伴送我的诞辰大礼，它唱出了咱们的友情，也许也唱出了你的心声。《咱们》由佟丽娅、张蓓妮、刘迪妮、马晓鸥、马岚、张帆演唱。在《断奶》中饰演安琪一角。在《全民目击》中饰演李晓妮，剧中饰演的是由邓家佳饰演的林萌萌的老师，由郭富城饰演的审查官童涛的女友。10月主演医疗行业剧《产科大夫》，片中饰演女主角何晶。由于主演必需在剧中进行专业的产科手术，为了使归纳起来加倍专业、自然，佟丽娅也进产房观摩了3场真实的顺产手术。
2014年7月24日《产科大夫》登岸北京卫视、山东卫视。佟丽娅在电视剧《恋爱的那点事儿》中出演女主角“亚熟女”于湖新。在电视剧《恋恋不忘》中饰演女主角吴桐，与言承旭饰演的霸道总裁表演恋爱故事。。8月，佟丽娅联袂李光洁、赵子琪、朱锐等主演都市感情剧《酷爸俏妈》，剧中饰演小学英语老师黄小颖。8月27日，荣获第13届华鼎中国百强电视剧发布盛典最好女演员奖；并同时获得十位全国观众最喜爱的影视明星奖。
2015年受邀加入央视春晚，表演节目《天姿国色》，2月16日，节目因故被撤。2015年2月26日，路遥同名小说改编的电视剧《普通的世界》首播，佟丽娅饰演“新期间新女性的代表者”田润叶。同年3月4日，在中心电视台元宵晚会上，表演舞蹈《天姿国色》，同伴演员秦岚、马苏、王丽坤配合出演。4月13日，佟丽娅主演的都市轻笑剧《酷爸俏妈》上星首播，剧中饰演双面性情的起义少女小颖。佟丽娅主演的《谜城》将在7月30日上映。美国戴维斯影戏节揭幕展映影片《诡劫》片方公布，影片定档2015年8月28日上映，影片由佟丽娅、立威廉主演。