2003年，与唐璐、吴健合作主演的爱情片《幽媾》上映，她也因此正式出道。

2004年，与欧阳震华、张世、李铭顺等人共同出演的古装神话喜剧《福禄寿三星报喜》开机，剧中饰演清纯渔家女余双喜；同年，其与梅婷、郭晓冬合作主演的家庭伦理剧《玻璃婚》开机。

2005年，与周一围、李修蒙、郭鹏等人共同主演的当代都市剧《冰剑》开机，她在剧中饰演了为报复之迅被友明利用的电脑黑客符莹，这也是他首次担任女主角。

2006年，出演由谢霆锋、李心洁、刘涛、斯琴高丽、严屹宽等联袂主演的古装武侠剧《大人物》开机；同年，与马景涛、徐少强等人合作的抗战剧《翡翠王》播出。2007年，与陈小春、董洁、尹子维等共同出演的传奇动作剧《精武陈真》开机。

2008年5月，与蒋梦婕、于小彤、杨洋等人共同出演的古装剧《红楼梦》开机，她在剧中饰演了长得袅娜纤巧，性格风流，行事温柔的金陵十二钗之一秦可卿；11月，与刘德华、徐熙媛等合作出演的科幻电影《未来警察》开机。

2009年10月，其与刘孜、于小伟、李子雄等人共同主演的情感励志剧《秋霜》开机，她在剧中饰演了性格鲜明，敢爱敢恨的千金大小姐费华，而唐一菲也凭借费华一角获得南方盛典最佳女配角奖。

2010年8月，与张钧甯、袁弘、刘诗诗等人合作出演的古装女性励志剧《天涯织女》播出；9月，与凌潇肃、张铎等共同主演的悬疑剧《郎心如铁》播出，剧中饰演脾气火爆，会骂人、会打架、“痞气”十足的江湖女曹桦；10月，其与冯德伦、应采儿共同主演的惊悚爱情片《异空危情》上映，片中饰演企图医治病人反被控制的心理医生萧听琴。

2011年4月，与朱宏嘉搭档主演的恐怖片《夜惊魂》上映，片中饰演外貌漂亮性感的女星袁晶；6月9日，与王学圻、朱雨辰等领衔主演的剧情片《消失的村庄》上映；随后，与董勇、姜峰、张明健等人共同主演的革命剧《夺粮剿匪记》播出，她在剧中饰演了龙脉县唯一的大学生村花刘美玉。

2012年3月，与陈宝国、陈数、张檬等人合作主演的革命剧《正者无敌》播出，其在剧中饰演出身梨园，聪慧狡黠，善于利用别人达到自己的目的女一号王如烟，她则凭借该剧获得华鼎奖近代革命题材电视剧“最佳女演员”奖；4月，与宋春丽、孙逊、斯琴高娃等人共同主演的谍战剧《独刺》播出，她在剧中饰演了性格刁蛮跋扈，性情骄纵的蔚镇邦独女蔚蓝；5月，与齐奎、高鑫、丁咛等人联袂主演的谍战剧《蝴蝶行动》播出，剧中一人分饰因战乱失散的孪生姐妹赵欣梦与千代子；7月，其与娄宇健、杨大鹏、潘长江等人合作主演的传奇古装剧《钟馗传说》播出，唐一菲在剧中饰演高贵美丽，被恶魔所控制的痴情的公主。

2013年11月，其与马德钟、湛雅舒、王琦等人共同主演的悬疑剧《蓝蝶之谜》播出，她在剧中饰演断异常敏锐，能力出众的蓝依婷。

2014年6月，与曹征搭档主演的抗战剧《战火连天》播出，剧中饰演了泼辣彪悍，说话行事干脆利落，武艺高强，喜欢杀富济贫，除暴安良的土匪头领高凤。此后，唐一菲因结婚生子渐渐淡出了娱乐圈。

2019年，与凌潇肃参加真人秀《妻子的浪漫旅行第三季》。

2020年2月22日，与凌潇肃加盟金鹰卡通原创宝贝成长观察秀节目《爱上幼儿园》第五季，担任“实习幼师团”成员；9月，加盟腾讯视频导演选角真人秀《演员请就位第二季》。10月24日晚，退出《演员请就位第二季》。

2021年1月，参与北京卫视艺人跨界浸入式情景喜剧秀《跨界喜剧王第五季》。