2003年，王维唯参演了由江海洋、赵青执导，沈傲君、刘小锋等人主演的都市商战奇情剧《不可触摸的真情》，其在剧中饰演了林若松的空姐女友陈菲菲 ；同年，王维唯从上海戏剧学院导演系毕业后，遇上了《徽州女人》剧组选角，被剧组选中出演了该剧 。

2004年9月，王维唯参演的红色革命剧《红旗谱》开播，其在剧中饰演李双泗的女儿芝儿 。

2005年，王维唯参演的由李少红执导，凌潇肃、林雨申等人主演的爱情剧《天地真情》开播，她在剧中饰演聪玲、贤惠的夏雨虹。

2007年，王维唯主演的年代言情剧《徽州女人》在上海电视台电视剧频道黄金档播出，其在剧中饰演传统隐忍的女一号秋菊 ；同年，主演的爱情剧《纯白之恋》正式开播，她在剧中饰演尤好运的好友周晓梅 。

2009年，王维唯参演了由梁山执导，张默 、严晓频等人主演的都市情感剧《孽债2》，她在剧中饰演医院护士路小舟 ；同年，她还参演了由梁山执导，沙溢、朱杰等人主演的家庭喜剧《婆婆来了》，其在剧中饰演了一位来自农村的纯情女孩阿彩 。

2010年，王维唯参演了由香港导演卫瀚韬执导的中国首部家庭疗伤剧《我们是一家人》，其在剧中饰演赵涛的妻子田丽 。

2011年，王维唯参演了由沈星浩执导，奚美娟、王诗槐等人主演的都市家庭剧《儿女情更长》，她在剧中饰演童沙波的妻子安琪；6月，参演的献礼片《辛亥革命》在第十四届上海国际电影节举行首次官方发布会，其在片中饰演袁世凯的妻子 ；同年，她还参演了由杨阳执导，吴秀波、海清等主演的都市医疗行业励志剧《心术》，其在剧中扮演爱女心切、救女心切的南南妈赵文谷 ，她也凭借该剧获得了第27届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧女演员奖 。

2012年7月，王维唯主演的都市职场情感剧《浮沉》开播，她在剧中饰演痴情女段芹，与王志飞所饰演的“于志德”是一对初恋情人 ；同年，主演的战国传奇剧《虎符传奇》播出，其在剧中饰演平原君夫人 。

2013年1月，与陈思成、宋佳、万茜、王耀庆等人联袂演绎的80后育儿话题都市情感剧《小儿难养》正式播出，她在剧中饰演的是职场心机女徐昭仪 ；而其出演的都市轻喜剧《宝贝》也于同年播出，她在剧中饰演公司的女秘书朱莉娅 。

2015年1月，王维唯主演的年代传奇抗战剧《黎明破晓前》播出，她在剧中饰演性格外柔内刚，虽历经磨难却始终不忘仁义道德的肖万长之妻蓝如烟 。

2016年1月，王维唯主演的都市情感剧《老婆大人是80后》在江苏卫视开播，其在剧中饰演有着精明头脑，会自动形成对男人打分体系的现代女性吴雨 。

2017年3月，与张国立、蒋欣等人联合主演的家庭生活喜剧《老爸当家》在卫视播出，她在剧中饰演了文静呆萌的权水 ；同年，领衔主演的都市情感轻喜剧《我的！体育老师》登陆浙江卫视黄金档，其在剧中饰演的是敢于直面生活重击，追逐梦想的现代独立女性田野 。

2018年11月，与陆毅、袁泉等人联合主演的现代都市情感剧《风再起时》在湖南卫视开播 ，在剧中王维唯饰演聪慧要强，有独立思想的现代女性梁悦。

2019年4月，与孙怡、张昊唯等人联合主演都市青春检察行业剧《你好检察官》，其在剧中饰演检察院大家庭成员俞凯茵 ；同年，她还入选了上海青年文艺家培养计划 。

2022年3月，参演的《我们的日子》在大连开机。