2002年春节期间，还在浙江传媒学院就读的朱丹便参与拍摄了浙江卫视旅游版专题片《南丝路行记》；同年，她作为实习生进入浙江卫视工作，并主持了《气象万千》栏目一年。

2003年，朱丹从浙江传媒学院播音与主持艺术专业毕业并正式进入浙江卫视担任主持人工作；同年，她还担任了浙江卫视七一晚会的主持人。

2004年，朱丹开始主持《新闻晚报》和《人生AB剧》的《戏里戏外》版块；同年，她还担任了《娱乐财富》栏目的主持人。

2006年，朱丹开始担任综艺脱口秀节目《太可乐了》的主持人；随后，她还以浙江电视台新春使者的身份参加了中央电视台春节联欢晚会。

2007年，朱丹开始与华少搭档主持歌唱争霸节目《我爱记歌词》；同年，她还主持了社会类栏目《公民行动》。

2008年，朱丹开始主持广播节目《朱丹非常态》；同年，她还与华少、左岩、沈涛共同主持了歌唱慈善互动栏目《娱乐星空》第一季之《爱唱才会赢》。

2009年，朱丹开始与陈志朋、闫肃合作主持歌舞类综艺节目《越跳越美丽》；以及担任《百事群音》栏目的主持人；随后，她又与华少，沈涛，左岩共同主持了浙江卫视改版一周年庆典，并与华少一起主持了浙江卫视中国蓝台歌发布会；同年，朱丹还出演了个人的首部电视剧作品，她在与陈坤、李小冉、罗海琼合作出演的年代爱情剧《故梦》中饰演了姚芷英；12月，她还与华少、左岩等共同主持了浙江卫视跨年晚会《开心大典》；此外，朱丹还发行了首支个人单曲 《你是我的巧克力》。

2010年，朱丹先是发行了个人单曲《想起》，歌曲MV则在《我爱记歌词》节目中首发；之后，她除了与张赫、杨谨华、吴健等人联袂主演了浙江卫视自制的职场情感剧《爱上女主播》，并在剧中饰演了温柔大度的女主角徐丹萍；她还与华少搭档主持了音乐选秀类节目《非同凡响》和浙江传媒学院与浙江广播电视集团联合举办的《我爱记歌词》特别节目《传媒同学会》；同年，因中央电视台综艺频道改版，朱丹被选为了《综艺星天地》栏目的主持人；此外，朱丹还与戴军搭档主持了浙江卫视的情感类栏目《婚姻保卫战》。

2011年，朱丹开始担任平民圆梦真人秀节目《快乐蓝天下·中国梦想秀》和中央电视台综艺频道《天天乐》节目的主持人；之后，朱丹宣布正式离开《我爱记歌词》栏目；同年，她还主持了中国蓝梦想盛典精彩跨年晚会。

2012年，朱丹开始主持浙江卫视的梦想栏目剧《梦想新生活》和爱奇艺的真人秀访谈节目《青春那些事儿》；之后，她除了与华少搭档主持了音乐励志选秀节目《中国好声音》外；还担任了安徽卫视推出的全民才艺竞技节目《势不可挡》的主持人；同年，朱丹还与金镇佑、丹尼斯吴、秦沛合作主演了爱情励志剧《女人三十朱冬花》，并在剧中饰演了大大咧咧的女主角朱冬花；此外，她还签约湖南卫视并与邱启明搭档主持了《女人如歌》栏目；以及，与黄龄共同出演了舞台剧《女人一定要有钱》；与王学兵搭档出演了微电影《石头剪刀布》。

2013年，朱丹先是与张涵予、王珞丹、李呈媛联袂出演了都市爱情电影《我爱的是你爱我》；之后，她开始主持贵州卫视的《非常访谈》栏目；同年，朱丹还担任了湖南卫视《中国最强音》和《我的中国梦》两档节目的主持人；此外，她还与Nichkhun、徐璐、蒋劲夫合作出演了校园青春剧《一又二分之一的夏天》；与高以翔、尹航、王阳明共同主演了时尚网络剧《钱多多炼爱记》。

2014年，朱丹与何晟铭、孙坚、魏千翔联袂主演了都市医疗剧《爱的妇产科》，并在剧中饰演了坚强独立且医术高超的女主角叶紫；4月，她开始与魏巍搭档主持湖南卫视升级后的全明星游戏闯关节目《亲爱的加油》；随后，朱丹又在与周一围、张铎、黄小蕾合作主演的职场情感剧《金牌律师》中饰演了能言善辩的女主角朱言；以及，在与刘诗诗、张震、周一围联袂出演了古装动作悬疑片《绣春刀》中饰演了魏忠贤义女、身手不凡的女剑客魏廷；此外，她还与连凯、熊乃瑾、马元共同出演了公路剧情片《前任告急》；并在与王志文、陈好、刘恩佑合作主演的现代都市轻喜剧《待嫁老爸》中饰演了言语犀利、时尚美丽却又略带强势的现代80后女性苏简

2015年，朱丹相继参加了江苏卫视推出的超体PK真人秀节目《超级战队》和明星美食竞技真人秀节目《星厨驾到》第二季；与此同时，她还继续主演了《爱的妇产科2》；随后，其与李光洁、岳红、缪婷茹联袂主演了现代都市剧《八九不离十》；11月，她参加了江苏卫视明星变脸纪实真人秀《原来是你》，并在节目为从没穿过婚纱的妈妈披上了漂亮的婚纱，并乔装变身为一位广场舞大妈；年底，朱丹回归主持人身份，并开始主持江苏卫视减肥励志真人秀节目《减出我人生》；此外，她还与赵普、谢楠共同担任了亚洲影响力东方盛典的现场主持人。

2016年，朱丹先是加盟了山东卫视的明星实景真人秀《明星降临》；8月12日，其与杜雨露搭档主演的温情浪漫电影《爸爸的木房子》上映，她在片中则饰演了在与父亲争执后只身赴美的陈凝；同年，她还与王耀庆、于明加、梅婷等人联袂主演了现代都市爱情剧《爱是欢乐的源泉》，并在剧中饰演了率性洒脱，敢爱敢恨的女教师江卉。

2017年，朱丹担任了中央电视台综合频道励志真人秀节目《出彩中国人第三季》的评委；同年，她还担任了全球首档明星修心体验纪实节目《心路》的体验观察员。

2018年10月，朱丹创作的文化旅游纪录片《丹行线》在中央电视台播出。2019年伊始，朱丹便作为鉴赏团成员参加了中央电视台综合频道文化音乐节目《经典咏流传第二季》；同年，她还担任了金鹰卡通频道亲子国学承节目《龙的传人第三季》的国学游乐园园长。