2005年，出演电视剧《亮剑》，因饰演“田雨”一角而被大众熟知。
2006年主演《深牢大狱》，饰演女一号季文竹。
2007年与于荣光主演《狼毒花》，在片中分饰两角。
同年出演《青春之歌》里的林道静，并获得第24届中国电视金鹰奖“观众喜爱的电视剧女演员奖”。
2011年主演电视剧《断刺》，获得第29届中国电视剧飞天奖优秀女演员提名。
2012年童蕾先后出任知识中国传播大使和中华环保爱心大使。
2013年在电视剧《乱世三义》中，饰演叶玉珊。2014年出演电影《求爱嫁期》。同年参与拍摄电视剧《半路父子》，在剧中饰演张国立知己“冯佳慧”。
2014年7月参加浪漫时尚话剧《香水》的全国巡演。