2003年，參演電視劇《和你在一起》，飾演紫衣正式出道。

2004年，參演反黑題材電視劇《非常道》，飾演陳小雨；參演電視劇《刑警故事》；參演都市情感劇《海的誓言》，飾演路雅捷。2005年，參演武俠電視劇《游劍江湖》。

2006年，參演古裝愛情劇《庚子風(fēng)云》，飾演四格格；參演古裝歷史劇《康熙微服私訪記5》，飾演錢香雅；同年由其主演的電影《成長》上映。

2007年，主演盜墓電視劇《墓道》；主演懸疑電視劇《撞車》，飾演劉瑩。

2008年，主演殘奧會獻(xiàn)禮片《綻放》并憑借該片榮獲第二十七屆金雞百花電影節(jié)“最佳女主角”提名獎(jiǎng)；主演都市愛情影片《愛情童話》。參演愛情電影《變身契約》，飾演女主角毛啦啦并演唱主題曲《我又想你了》。

2009年，參演都市浪漫愛情電影《感情生活》并為該片演唱了主題曲《我們的感情生活》，在多次為影視作品獻(xiàn)唱主題曲后，姚星彤發(fā)行了首張個(gè)人EP大碟。2010年，參演都市家庭劇《我要一個(gè)家》，飾演孟小雨。

2011年獲得成龍邀請，在成龍電影《十二生肖》中飾演女主角coco，姚星彤不僅要學(xué)習(xí)法語和沖浪以靠近角色，還要親自上陣演繹跳崖、跳海、墜樹等高難度橋段，并憑借該片在第65屆戛納電影節(jié)上被外媒贈予"中國新美"。

2012年5月，姚星彤作為電影《十二生肖》主角亮相第65屆戛納電影節(jié)競賽單元紅毯。美國電影雜志《Hollywood Reporter》刊登了姚星彤“中國電影之夜”禮服造型全身大圖。

2013年，姚星赴美游學(xué)，在紐約進(jìn)修表演的同時(shí)，還利用業(yè)余時(shí)間與美國好萊塢經(jīng)紀(jì)公司Untitled Entertainment簽約，繼續(xù)自己的演藝工作。10月，姚星彤以貴賓VIP身份受邀參加巴黎2014春夏系列發(fā)布會看秀，首次出現(xiàn)在國際時(shí)裝周上 。

2014年，參演都市愛情喜劇電影《前任攻略》，飾演女一號夏露。同時(shí)出版首部半自傳體小說《致前任》。中韓明星聯(lián)合主演的爆笑喜劇《斐濟(jì)99°C的愛情》也已拍攝完畢，2014年暑期檔公映。2014年，參演的都市浪漫愛情勵(lì)志喜劇電影《土豪的情人節(jié)》11月15日在意大利viterbo古堡開機(jī)，并于2015年七夕節(jié)上映。

2015年5月19日，主演的《土豪520》在京舉辦首映禮，電影于5月21日正式上映。 同時(shí)主演的電影《我是誰2015》將于6月5日上映。12月，獲得韓國電影演員協(xié)會大獎(jiǎng)“中國地區(qū)最受歡迎女演員獎(jiǎng)”。

2016年，與阿諾·施瓦辛格、成龍主演好萊塢奇幻巨制影片《中國游記》，在片中飾演女一號公主成蘭。

2017年，與張涵予、李雪健、秦俊杰、舒暢等演員共同主演電視劇《天下長安》，飾演女主李木蘭。

2018年7月5日，主演的青春都市奇幻劇《重返20歲》上線。8月17日，主演的電影《冷戀時(shí)代》上映。

2009年，因在電影《綻放》中出演盲女“月明”一角，姚星彤被中國殘聯(lián)授予了“文化愛心助殘大使”的稱號，并成為中殘聯(lián)“綻放”基金的形象代言人。

2010年世博會期間，姚星彤和濮存昕共同為世博會的陽光生命館拍攝公益宣傳片。

2013年初，因《十二生肖》而大紅大紫的姚星彤還惦記著曾經(jīng)合作過的殘疾人朋友們，專程趕赴杭州邀請浙江省殘疾人藝術(shù)團(tuán)的演員一起觀影，并用簡單手語與聾啞人演員進(jìn)行交流。

2014年3月20日，姚星彤來到河北省衡水市桃城區(qū)河沿鎮(zhèn)種高村，參加由中國婦女發(fā)展基金會攜手華誼兄弟文化經(jīng)紀(jì)有限公司組織的“為了母親的微笑”公益活動并為當(dāng)?shù)刎毨Ю夏陭D女發(fā)放優(yōu)質(zhì)大米。姚星彤前后出資200多萬元購買優(yōu)質(zhì)大米，通過中國婦聯(lián)婦女發(fā)展基金會先后發(fā)放給甘肅、青海、貴州、廣西、寧夏、四川及河北等地區(qū)的近萬名貧困母親。

2017年8月，姚星彤收到“2017年加拿大金楓葉國際電影節(jié)”邀請將擔(dān)任本屆電影節(jié)評委一職。

姚星彤不僅僅有著出色的外表，演技也是相當(dāng)了得。（中國網(wǎng)評價(jià)）

姚星彤雖然是個(gè)新人，但其表演實(shí)力確實(shí)很棒，在影片《綻放》中，她演繹的盲女月明不僅把一個(gè)先天失明的女子的肢體動作表現(xiàn)得非常到位，而且將這個(gè)人物豐富細(xì)膩的內(nèi)心情感也刻畫得淋漓盡致。

我完全沒想到星彤寫得這么好。這本《 致前任》里寫到男女之間微妙的心理，我想每個(gè)談戀愛的人都可以看看，尤其是那些談過好幾次戀愛的，可能對自己處理同前任的關(guān)系會有很大的幫助。星彤的這本小說真的特別棒，還有同事告訴我，她們都看哭了。（ 成龍?jiān)u價(jià)）