1993年8月陶虹被姜文选中在其处女作《阳光灿烂的日子》中饰演于北蓓。

1997年她所主演的电影《黑眼睛》获叙利亚第10届大马士革国际电影节最佳女主角、中国1998年度华表奖最佳女演员、18届金鸡奖最佳女主角奖。

1998年，中央戏剧学院表演系毕业后在中央实验话剧院工作。同年，在电视剧《春光灿烂猪八戒》中饰演小龙女并与徐峥相识。

1999年她所主演的电影《美丽新世界》获大学生电影节最佳女主角奖。同年，在电视剧《说好不分手》中饰演鹿欣欣，并获百花奖最受欢迎女配角。

2000年电影《黑眼睛》在法国诺曼底海滨城市多维尔举行的第二界亚洲电影节上，获得“最佳女主角”奖。

2001年，主演电视剧《空镜子》，并在2002年和2003年凭借该剧分别获第20届中国电视金鹰奖观众喜爱女演员奖和第23届中国电视剧飞天奖最佳女主角奖。

2003年，主演胡玫执导的历史剧《汉武大帝》，在剧中饰演淮南王翁主刘陵，并于2006年凭该剧荣获第2届电视剧风云盛典最佳女配角奖。

2009年，获第九届中国电视电影百合奖“电视电影十年观众最喜爱的剧情类电视电影女演员奖、第27届飞天奖“中国电视剧飞天奖建国60周年突出贡献奖。2007年，在电视剧《春草》饰演春草，并获2009东南影视风云榜最受欢迎女演员、北京影视盛典最受欢迎女演员。

2014年，陶虹主演的电视剧《红色》于9月18日在山东、北京、重庆、湖北四大卫视联合播出。

2017年，担任浙江卫视演技竞演类励志综艺《演员的诞生》飞行导师。

2018年，主演喜剧片《五好家庭》。

2019年，主演的电视剧《小欢喜》于7月31日在东方卫视、浙江卫视联合播出，并在电影《我和我的祖国》参演了文牧野执导的故事《护航》。