1999年，参演话剧《绿荫里的红塑料桶》获得第七届全军文艺汇演“个人表演单项奖”。2001年，参演首部电视剧《沉浮》

2003年4月，参演电视剧《走向共和》，饰演田沫。2005年，在何冰主演的电视剧《敌后武工队》。

2006年11月，参演电视剧《别和陌生人跳舞》，饰演乔方方。

2010年7月，主演电视剧《江姐》，被誉为第三代“江姐”；参演电视剧《和婆婆一起出嫁》

2011年，与郭涛、温兆伦主演电视剧《节振国传奇》 ；凭借谍战剧《夜隼》获得第二十五届解放军电视金星奖优秀女演员奖 ；同年，在电影《忠诚与背叛》中饰演杨开慧；5月，在舞台剧《大地铭记》中再次出演江姐一角。

2012年，与王志飞主演以原中共四川省万源市组织部长李林森为蓝本的电影《雨中的树》，饰演李林森的妻子向琪，9月，参演电影《我最好的朋友江竹筠》，再次饰演江竹筠；11月，与刘佩琦、娜仁花等主演的电视剧《杨善洲》在央视八套电视剧频道黄金档播出，丁柳元在剧中饰演省城女作家叶紫，一人贯穿全剧故事发展的始末。

2013年1月，参演电影《小小飞虎队》，饰演地下交通员辣嫂；同年，获得第十四届中国电影表演艺术学会奖金凤凰奖的“最受欢迎女演员奖”；第八届“全国德艺双馨电视艺术工作者”“德艺双馨”称号。

2015年主演电影《伞头和他的女人》，获中加国际电影节“最佳女演员奖”。

2016年因扮演《海棠依旧》中的孙维世，获得解放军“金星奖”最佳女演员奖。

2018年因《初心》中饰演龚全珍，获得中国电视金鹰奖“观众喜爱的女演员奖”。