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2004年，以优异成绩被中央戏剧学院表演系本科表演专业录取，成为第一个考入中央戏剧学院表演专业的新疆锡伯族学生。2006年至今，参拍多部电视片，在古装历史剧《母仪天下》中饰演绝代美人赵飞燕，获得许多观众一致好评，其惊艳亮相，被众多粉丝和媒体誉为“古装剧第一美人”。
佟丽娅影视作品
《新不了情》青年李再爱
七年前尔冬升导演的一部电影《新不了情》感动了很多人，如今电视剧版《新不了情》在香港和内地热播后同样掀起了收视热潮。佟丽娅所饰演的青年李再爱也深入人心，她的所有戏份都是怀旧色调出现，更让观众感觉到了仿佛是在回忆自己的往事，对李再爱的过往更加疼惜。佟丽娅饰演的李再爱坚强柔韧，令很多观众为之动容。
《空巷子》齐乔
《空巷子》是深圳万科影视拍摄的万芳三部曲中的完结篇，继《空镜子》《空房子》之后又一部反应少女情怀的情感大戏。这部剧改用新人挑大梁也是著名制片人郑凯南的另一尝试。佟丽娅在该剧中所饰演的女主角：齐乔，她的出现让当时封建的纺织厂为之一亮。剧中她更是一个敢爱敢恨，和牛萌萌
不打不相识到成为一对好姐妹。
《母仪天下》赵飞燕
黄健中执导的年度大戏《母仪天下》可算是另一部内地版的《金枝玉孽》，汉代后宫中的明争暗斗是这部戏最大的卖点。佟丽娅在该剧中所饰演能在掌中起舞的“绝世美女”赵飞燕。凭着美艳和绝世的舞技进入宫中，最后成为一代皇后。并在剧中和袁立
有着精彩的对手戏。这部《母仪天下》中，佟丽娅一改往日的形象，出演一代妖姬赵飞燕，宜古宜今的形象让佟丽娅对这个角色非常的适合，再加上佟丽娅本身就有着非常专业的舞蹈功底，让佟丽娅在片中所有的舞蹈场面都是亲自上阵，并参与编排舞蹈部分。问及导演黄健中，导演非常欣赏地说道：“当时在选赵飞燕这个角色时非常的头痛，因为总感觉找不到心中赵飞燕的合适人选，直到看见佟丽娅后，就认定这个角色非她莫属，无可替代了。
《烟雨斜阳》高宛宜
《烟雨斜阳》剧情跌宕曲折、人物关系错综复杂，非常感人。佟丽娅在剧中饰演温柔可人的高宛宜，戏中与两大帅哥陈键锋、谭涛的对手戏也是非常养眼，并徘徊在两个男人的情感中，看点十足。在佟丽娅的演绎下，观众也随着她的演技感受高宛宜命运的大起大落。
