2009年参加“快乐女声”比赛，进入全国6强；同年发行个人首支单曲《猫科动物》，正式在演艺圈出道；12月31日，参加湖南卫视”跨年演唱会“。

2010年与张翰、俞灏明、魏晨合作出演电视剧《一起又看流星雨》，剧中谈莉娜饰演外形甜美、善解人意的蒋媛；同年与张翰、江铠同合作出演电视剧《一不小心爱上你》；4月参加湖南卫视《越淘越开心》，并演唱主题曲。

2011年出演网络剧《夏日甜心》，饰演范妮莎一角；与李霄云、李光彩合作出演红色情感纪实电视剧《青春作伴》，饰演王会悟一角；3月出演王野的MV《想为你做的》；4月演唱快女加油歌《BABY SISTER》并拍摄MV；10月客串电影《开心魔法》。

2012年3月20日，首部担任女一号的电影《囧蛋奇兵》在全国上映，11月中旬担任浙江卫视《舞动好声音》常驻嘉宾，12月17日主演的电视剧《冲吧宅男》第二季在腾讯视频播出；12月19日担任吉隆坡”春天的旋律·2013“——中马跨国联欢文化之旅一周跨国文化之旅大使，12月31日参加湖南经视跨年演唱会。

2013年2月，主演的校园偶像剧《落跑甜心》在湖南卫视正式播出；3月26日发行个人单曲《原来就是你》；4月2日发行舞曲《不收敛》；6月15日出席上海国际电影节；6月22日参加中央电视台走进合川大型文艺晚会；9月27日担任快乐男声总决赛V神嘉宾；11月1日参演的电影《铁血娇娃》在全国上映。

2014年3月14日主演的电影《非狐外传》在全国上映；同年拍摄恐怖电影《怨灵之路》。参演由同名手游改编的《四大萌捕》同名剧，该同名剧由知名剧作家孔二狗监制，周韦彤、谈莉娜、李佑晨、张小格、池长庚以及中韩组合TimeZ队长孔舒航等共同出演。《四大萌捕》是网游改编剧，剧情上将不同于时下流行的影视剧形式，以古现代穿越剧情穿插其中，时刻给观众以惊喜。

2015年1月，推出与姜潮、易易紫、于朦胧、谢彬彬、高泰宇合唱的单曲《回家过年吧》。5月主演改编自南派三叔的战争悬疑同名小说的电视剧《怒江之战》饰演“古斯卡”。7月谈莉娜担任湖南经视20周年演唱会嘉宾。12月赴韩打造全新EP《冒险》首发，展现7年成长的蜕变。

2016年3月“超级女声”广西赛区选拔开始，谈莉娜以评委身份出现在了广西赛区比赛现场。随后，主演纪念红军长征胜利80周年央视电视剧《彝海结盟》。4月与郑恺、郭碧婷主演由蒋家骏担任总导演，武侠传奇巨制电视剧《国士无双黄飞鸿》。2016年11月21日推出EP单曲《大麻烦》，同年12月28日推出EP《吸引》。