2001年，宋佳因参演由魏春光、吴雨桥主演的电视剧《其实不想走》而出道，在这部剧中扮演上海富家女秦佩佩。2002年，参演由保剑锋、方圆主演的喜剧片《越活越精彩》，宋佳在片中扮演女二号刘雨。

　　2003年，宋佳和佟大为、孙兴等共同参与演出电视剧《非常浪漫》，在这部剧中扮演企业老板家辉的女友姗姗。2004年，和张智霖、钟汉良共同主演古装武侠电视剧《逆水寒》，宋佳在这部剧中扮演顾惜朝的妻子傅晚晴。

　　2006年，宋佳与刘嘉玲、胡军共同的影片《好奇害死猫》上映，她也因此获得了第26届中国影片金鸡奖最佳女配角提名，并开始在影片圈崭露头角。

　　2007年，宋佳和李幼斌、萨日娜等人共同主演电视剧《闯关东》，在这部剧中扮演敢于坚持自己的想法、追求所爱且善良淳朴的农家姑娘谭鲜儿，她也在这部剧播出后开始被更多观众认识。

　　2008年，宋佳在吴宇森执导的影片《赤壁》中扮演曹操的女人骊姬；仍是这年，宋佳推出第一张个人专辑《能不能幸福》。

　　2010年4月份，宋佳与郭涛、刘德凯共同主演的都市情感剧《大女当嫁》首播，宋佳在这部剧中扮演白皙漂亮的某不知名职高教导主任姜大雁；11月份，宋佳与邵兵、常戎等人合作主演的谍战剧《白狼》播出，在这部剧中扮演一个富贵人家的大家闺秀，精通琴棋书画，在经历了国仇家恨后，被迫成为土匪的白晓月。

　　2011年，宋佳参加央视春节联欢晚会，并与冯巩、牛莉、刘金山共同表演了相声剧《还钱》；仍是这年，和李晨合作主演的家庭情感剧《风车》播出，在这部剧中扮演性情刚烈、正直善良的何爽；4月8号，和何润东搭档主演的爱情冒险影片《西藏往事》公映，其在片中扮演了一个纯真质朴到有些慑人心魄的藏族女子雍措；7月份，其参与演出的历史人物剧《孔子春秋》播出，她在这部剧中扮演孔子的母亲颜徵在；另外汽婶套，她还在年底公映试壳跨的抗战片《遍地狼烟》中扮演一个丧父的茶馆老板娘枊烟。

　　2012年1月份，宋佳与张嘉益搭档主演的谍战剧《悬崖》首播，其在这部剧中扮演的是聪明过人的中共地下工编辑顾秋妍，而她也凭借这部剧接连获得第18届上海电视节白玉兰奖最佳女演员奖、第26届中国电视金鹰奖观众喜爱的女演员奖，以及第9届中国金鹰电视艺术节最佳表演艺术奖；6月1号，和吴镇宇合作主演的爱情影片《热爱岛》上映，宋佳在片中扮演因一场意外而失去行动能力的舞蹈演员泛丽；10月22号，主演的战争剧《圣天门口》首播，其在这部剧中扮演的女主角阿彩美丽出众，性情直率，虽是土匪之女，却最后成长为了坚定的革命战士；另外，宋佳还在年底播出的都市励志剧《那样芬芳》中扮演了坚韧倔强的女主角荣芬芳。

　　2013年1月份，宋佳与陈思诚、万茜等人共同主演的都市剧《小儿难养》首播，在这部剧中扮演了做事计划周详，雷厉风行的职场女强人简宁；3月8号，和黄觉合作主演的剧情影片《萧红》公映，宋佳在片中扮演充满才华却红颜命薄的近代女作家萧红，凭借这部片获得第29届中国影片金鸡奖最佳女主角奖、第九届中美影片节最佳女演员奖；11月份，与廖凡、夏雨、白百何连袂主演的都市剧《大家这拨人》播出，宋佳在这部剧中扮演爱好自由的摄影师牧歌。

　　2014年9月份，宋佳与张嘉益、朱锐等人合作主演的年代情感剧《爷们儿》首播，在这部剧中扮演温柔贤惠，天大的事儿自己心中都能扛得住的女人陈丽；12月份，宋佳与张嘉益、胡歌合作主演的战争剧《四十九日·祭》在盼悼葛湖南卫视播出，她在这部剧中扮演的是敢爱敢恨，充满柔情却又不失刚毅的秦淮河畔头牌玉墨。

　　2015年，宋佳担任第21届上海电视节白玉兰奖评委；12月10号，和廖凡搭档主骗店轿婶演的动作片《师父》上映，宋佳在片中扮演妩媚多情、坚决果敢的天津女人赵国卉；另外，宋佳还在年底播出的年代剧《少帅》中扮演了富商于文斗之女于凤至。

　　2016年7月15号，和包贝尔、朱亚文联合主演的爱情喜剧影片《陆垚知马俐》首映，宋佳在片中扮演的时尚买手马俐，同时凭借这部片获得了第31届中国影片金鸡奖最佳女主角提名；另外，宋佳还为这部片演唱了主题曲《花》；12月13号，参演的短片《最美表演》在网络上播出，宋佳在片段《柳琴》中扮演一位柳琴表演艺术家；12月30号，和林家栋、颜卓灵连袂主演的犯罪悬疑影片《那年夏天你去了哪里》上映，宋佳在影片中扮演心理医生袁宁静。

　　2017年4月28号，和刘德华、姜武合作主演的警匪动作片《拆弹专家》在中国内地首映，宋佳在影片中扮演很独立坚强的女教师Carmen；7月27号，其与众多艺人共同参与演出的人民解放军建军90周年献礼片《建军大业》在中国大陆上映，宋佳在片中扮演宋氏三姐妹之一，革命先贤宋庆龄。

　　2018年6月16号，宋佳担任第21届上海国际影片节“亚洲新人奖”国际影片评选委员会评委；9月30号，特别参与演出的由包贝尔执导的喜剧动作片《胖子行动队》首映，宋佳在片中扮演的是一位特工美女；11月13号，发行音乐专辑《HER》。

　　2019年1月份，由宋佳主演的古装爱情喜剧片《破阵子》杀青，片中扮演白虎荡美丽的寡妇徐娘；4月4号，宋佳与井柏然、马思纯、秦昊等人共同主演的悬疑犯罪影片《风中有朵雨做的云》上映，在影片中扮演唐奕杰的妻子林慧；4月29号，宋佳演唱的单曲《给小花》上线；5月份，担任第13届FIRST青年影片展创投会评委；6月份，宋佳与王大陆搭档主演的奇幻冒险影片《超级的我》上映；9月30号，由陈凯歌担任总导演的新中国成立70周年献礼片《我和我的祖国》上映，宋佳在文牧野执导的《护航》单元中扮演英姿飒爽的女飞行员吕潇然；仍是这年，和章宇、王砚辉合作主演悬疑剧《风平浪静》；11月22号，和王千源、冯远征连袂主演的犯罪悬疑影片《你是凶手》上映，宋佳在片中扮演身患绝症的母亲白兰；年底，宋佳的音乐专辑《在外面》发行，专辑内收录了包括《听见就好》、《不见》、《放大》、《风中有朵雨做的云》等在内的10首歌曲。

　　2020年8月19号，宋佳和喻恩泰、刘敏涛、黄觉等共同主演的都市情感悬疑剧《白色月光》优酷播出，在这部剧中扮演建筑设计师张一；8月10号，宋佳和袁弘搭档主演的都市情感剧《生活像阳光一样灿烂》播出，她在这部剧中扮演冷面杀手HR白灿烂；8月14号，宋佳为电视剧《生活像阳光一样灿烂》演唱主题曲《陪着你》；10月份，主演的现代都市剧《纵有疾风起》在杭州开机，在这部剧中扮演烁冰。

　　2021年4月9号，宋佳主演影片《超级的我》定档上映；4月11号，和佟大为、蒋欣联合主演电视剧《小舍得》开播，宋佳在这部剧中扮演事业有成、儿女双全的妈妈南俪；5月1号，领街主演喜剧犯罪片《阳光劫匪》定档上映；6月5号，宋佳主演的爱情影片《诗人》上映；7月1号，主演的影片《1921》上映，在片中扮演高君曼；7月1号，宋佳参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，表演戏剧《跨越》。7月9号，宋佳参演的影片《中国医生》上映。

　　2022年1月28号，宋佳和雷佳音、辛柏青、殷桃领衔主演的电视剧《人世间》播出；2月7号，宋佳和陈赫、袁咏仪联合主演的都市职场剧《盛装》在东方卫视播出；3月17号，宋佳为影片《你是我的春天》献唱主题曲《想看你笑的样子》发布；这年，参与的抗疫歌曲《灯火》上线；5月23号，参加由中国文联主办的“与人民同行”——纪念毛爷爷同志《在延安文艺座谈会上的讲话》发表80周年特别节目；7月1号，宋佳出演了抗疫影片《你是我的春天》上映在这部片中扮演援鄂抗疫女医生王雅尔；8月6号，官宣将演绎第十二届北京国际影片节主宣片；8月14号，获得新浪2022微博影片之夜盛典“年度品质演员”；8月份，宋佳担任2022海浪影片周短片荣誉推荐人；9月10号，参加2022年中央广播电视总台中秋晚会，和辛柏青合唱歌曲《人世间》；10月份，宋佳参加音乐作品《大家的歌》演唱和录制；11月1日消息，加盟《金钥匙创投计划》；11月份，加盟《脱口秀大会第五季》，担任第八期领笑员；11月18号，宋佳参演的文献话剧《抗战中的文艺》在网络全平台线上演播。

　　2023年1月1号，宋佳出演的都市情感剧《纵有疾风起》播出，在这部剧中扮演烁冰；1月23号，凭借电视剧《人世间》获得CMG第一届中国电视剧年度盛典“年度女演员”荣誉；3月16号，宋佳出演的情感悬疑网络剧《回响》播出。