1999年9月份，江一燕加入“漂亮宝贝”演唱组，组合成员还有戴琦、戴梦瑶、李薇薇和杨若榴。2002年，江一燕参演家庭伦理剧《葛定国同志的夕阳红》。2005年，出演的个人银幕处女作《与你同在的夏天》上映，她在这部片中扮演青春少女李明馨。

　　2006年5月份，江一燕在家庭伦理剧《错爱》中扮演凄苦的谢晓英；而后，江一燕签约艾回唱片(avex)，成为艾回首位签约内地艺人；12月5号，发布第一张EP音乐作品《用爱呼吸》，EP共收录了10首曲目。

　　2007年1月份，革命剧《星火》在中央电视台综合频道播出，江一燕在这部剧中一人分饰两角，分别扮演性格坚强的周梅春和母亲梅春娘；4月12号，因江一燕在音乐、影视及创作方面的出色表现，被财经杂志《福布斯》举行的年度中国名人颁奖典礼上授予年度潜力名人奖；12月17号，江一燕发布第一张个人专辑《星光影片院》，专辑收录11首歌。

　　2008年4月14号，江一燕出演的爱情剧《大家无处安顿的青春》上星播出，她在这部剧中扮演温柔而孤独、对爱情执著的周蒙故良，并亲自作词配唱插曲《我还在这里》。

　　2009年4月22号，江一燕和刘烨、高圆圆合作的历史题材影片《南京!南京!》上映，凭借片中扮演的风尘舞女小江提名第10届华语影片传媒大奖最佳女配角；7月24号，江一燕出演的爱情悬疑类型影片《鱼不在水里》上映，在这部片中扮演外表柔弱内心倔桨赠端强而固执的钢琴女孩安雪；10月14号，在谍战影片《秋喜》中扮演单纯简单的疍家姑娘秋喜；这年，江一燕还主演了由凡一平的小说《撒谎的村庄》改编而成爱情影片《宝贵的秘密》，并凭借在这部片中扮演的乡村教师韦美秀获得第1届澳门国际影片节金莲花奖最佳女主角提名。

　　2011年6月24号，江一燕和黄渤合作主演的爱情喜剧影片《假装情侣》上映，她在这部片中扮演幼儿园教师沈露；7月8号，在魔幻爱情影片《肩上蝶》中扮演为爱牺牲幻化为蝶的女孩宝宝；7月19日至9月11号，江一燕第一次登上话剧舞台，在话剧《七月与安生》中扮演安生，并演唱两首原创曲目《七月》和《爱情香烟》，而后凭借该话剧获得第一届丹尼奖最佳女演员奖；10月13号，由中德合拍爱情喜剧影片《爱封了》上映，她在这部片中扮演80后鲜花小丑凌玲；12月23号，江一燕在与张震、方中信合作主演的爱情影片《蓝色矢车菊》中扮演极具音乐天赋的大提琴女孩桑朵。

　　2012年7月12号，江一燕和邓超、刘亦菲合作主演古装武侠题材影片《四大名捕》，江一燕在这部片中扮演性格刚烈而直接的反派侠女姬遥花；8月14号，江一燕参演的剧情影片《消失的子弹》上映，她凭借在这部片中扮演的冷面女囚傅源提名第32届香港影片金像奖最佳女配角；9月份，推出个人第一部散文随笔摄影集《我是爬行者小江》。

　　2013年4月份，江一燕与郭富城、张家辉合作主演的剧情片《同谋》上映，其在这部片中扮演的芷慧展现了清新可人的邻家女和风情万种的歌姬两种形象；6月22号，江一燕出演的根据作家毕飞宇的原著《上海往事》小说改编的古装家庭剧《像火花像蝴蝶》首播，江一燕凭借在这部剧中扮演外表清冷孤傲、实内心温柔细腻的头牌歌女宋永芳获得第13届华鼎奖近代革命剧最佳女演员奖，同时她还为该剧配唱片尾曲《外婆桥》；12月6号，江一燕继续参与演出动作影片《四大名捕》系列三部曲之第二部《四大名捕2》。

　　2014年7月4号，由江一燕主演的惊悚片《笔仙3》上映，她在这部片中扮演心里抑郁神经质的单身妈妈丽娜；8月22号，江一燕继续参与演出动作影片《四大名捕》系列三部曲的大结局篇《四大名捕3》，并凭借其获得第16届华鼎奖最佳女配角。

　　2015年1月27号，江一燕变身独立唱作人发布单曲《我不》，并分享创作笔记；2月6号，江一燕和郑恺合作主演的爱情性感喜剧片《有种你爱我》上映，她在这部片中扮演洒脱豪爽的左小欣；8月19号，在爱情影片《恋爱中的城市》第四个单元北海道篇中扮演文艺小姐小江；而后，发布原创单曲《Honey Moon》；11月13号，江一燕客串都市爱情影片《陪安东尼度过漫长岁月》；11月27号，在犯罪悬茅端归疑片《消失的凶手》中，江一燕扮演神秘莫测却又温婉多情越狱女囚傅源；这年，她还主演抗战剧《古城小女人》。

　　2016年5月份，江一燕被选为第19届上海国际影片节亚洲新人奖评委；6月份，江一燕颈匙归参与了明星女神生活体验真人秀《大家来了》，并在节目中与其她几位嘉宾共同诠释了东方女性之美；12月2号，江一燕和林更新、何润东连袂主演的3D武侠影片《三少爷的剑》上映，江一燕继续挑战侠女扮演慕容世家大小姐慕容秋荻；18日，江一燕获得网易有态度人物盛典年度最有态度突破女王奖。

　　2017年3月，江一燕参演犯罪题材影片《暴雪将至》。5月12号，江一燕和刘青云、古天乐领衔主演的传奇黑帮影片《毒。诫》上映，灶察辣店扮演传奇大佬的女友可柔；而后，江一燕为“一带一路”国际合作高峰论坛演唱宣传曲《Let’s go Belt and Road》，第一次尝试说唱。10月16号，江一燕发布影片《七十七天》主题曲《扎西德勒》，由窦唯创作词曲。10月28日，江一燕参加《喜剧总动员第二季》，演绎了一出有笑有泪、有奋不顾身有心甘情愿的喜剧故事《子孙满堂》。11月3日其主演的国内第一部户外探险影片《七十七天》上映，扮演一位高位截瘫的女摄影师蓝天。11月17日与段奕宏搭档主演的犯罪文艺片《暴雪将至》上映。因其始终身体力行支撑青年导演创作，于2017年11月出任第四届浙江青年影片节形象大使。12月14日发布个人专辑《大家的小世界》，用歌声记录着柔软的时刻，温习着人生的回忆。

　　2018年10月，江一燕演唱《帝企鹅日记2》推广曲《召唤》；11月份，江一燕获得第1届绍兴·柯桥新锐影片节最受欢迎女演员和绍兴之光两大奖项。

　　2018年09月份，“江一燕LOVE for Wildlife”野生动物保护公益摄影展在武汉天地壹方购物中心开幕。

　　2019年4月份，江一燕出版新书《在时光里流浪》；6月受邀拍摄湖南卫视《大家的非洲朋友》，乘直升机追击盗猎者。这年6月份，受邀拍摄明星参与演出湖南卫视《大家的非洲朋友》。

　　2021年5月份，在主演的《理想照耀中国》之白骏马中扮演的角色叫吴燕，是感动中国人物吴登云的女儿，和吴老一样，也是一位留在边疆的牧民医生。6月份，在近代革命历史电视剧《百炼成钢》的《为希翼祝酒》版块中，江一燕扮演女工程师宋勤勤。