2000年,出演梦继执导的都市爱情剧《明星制造》,该剧是海清进北京电影学院后演的第一部电视剧。2001年,毕业于北京电影学院表演系,并出演电影《青苹果》,在片中饰演女主角青青,虽是女一号却反响不大,出演由陆毅和范冰冰领衔主演的《一见钟情》,饰演范冰冰的好友豆豆;2002年,出演了海岩剧《玉观音》中的钟宁一角。2003年5月,出演家庭情感剧《书香门第》,在剧中饰演颜文德的小女儿颜珏;同年10月,出演毛卫宁执导的谍战剧《梅花档案》,在剧中饰演梅香;2004年,出演黄健中执导的爱情剧《海棠依旧》,在剧中饰演袁苇。2005年,在雷献禾执导的历史剧《海之门》中,海清挑战演技,一人分饰两角,饰演双胞胎姐妹唐双姐和唐双妹,并不惜扮丑出镜。2006年,海清接下滕华涛执导的家庭情感剧《双面胶》,在剧中成功饰演了一个泼辣、斤斤计较的麻辣媳妇。随后接拍电视电影《绝对隐私》,戏中和黄觉演出一对儿苦命鸳鸯。2007年,主演刘家成执导的都市伦理剧《何处是我家》,饰演一个法律老师叶天锦。2008年1月1日,出演李骏、张旗执导的悬疑剧《落地,请开手机》,在剧中饰演苏文月,该剧让海清和孙红雷成了好搭档。2009年3月,出演滕华涛执导的家庭情感剧《王贵与安娜》,在剧中饰演安娜;同年11月,再次出演滕华涛执导的都市情感剧《蜗居》,这两部剧,让海清的演艺事业取得了一定的成功。同年,在家庭情感剧《媳妇的美好时代》是饰演善良可爱的中国媳妇,并获得第8届金鹰电视艺术节最具人气女演员奖、第25届中国电视金鹰奖观众最喜爱的电视剧女演员奖以及第28届中国电视剧飞天奖优秀女演员奖。2010年6月16日,出演刘江执导的谍战剧《黎明之前》,在剧中饰演一位中共地下党员顾晔佳;同年11月1日,主演张国庆执导的家庭伦理剧《鲜花朵朵》,在剧中一人分别饰演匡三朵、匡四朵两角。同年11月4日,主演郝琳执导的战争剧《追捕》,在剧中饰演平民兰心茹;同年12月,出演古装电影《赵氏孤儿》,饰演为了孩子连命都可以舍弃的母亲。2011年2月,登上春晚舞台,出演小品《美好时代》,同8月6日,中国电视艺术家协会演员工作委员会在京宣布成立,海清担任副理事长一职;同年11月,在爱情电影《失恋33天》中饰演青年张阿姨。同年12月21日,主演刘惠宁执导的爱情剧《请你原谅我》,饰演何佳。2012年,海清主演的国内首部医患关系题材电视剧《心术》引起广泛关注和反响,同年在电视剧《后厨》中饰演一个性格强势的大龄剩女。同年4月13日,获得第16届华语榜中榜最佳电视剧女演员奖。2013年,出演薛晓路执导的爱情电影《北京遇上西雅图》,在剧中饰演一个即将生育的妈妈形象;之后在《抹布女也有春天》中饰演的男性化角色罗小葱,被粉丝称为“海爷”,并凭借该剧获得第四届乐视盛典大陆最佳女演员奖。同年4月,获得央视2012中国电视剧年度明星盛典十佳男女演员奖。出演环保公益微电影《留住美丽地球》 并献唱主题曲《随家而逝》希望所有人能养成好习惯,将环保贯彻到生活中去。同年,与曾志伟,张涵予等人一同加盟重庆卫视《奇迹梦工厂》节目,担任导师。2014年11月5日,海清受邀成为首个中美电影节形象大使;同年3月19日,出演刘进执导的都市情感剧《一仆二主》,饰演唐红的朋友的蓝姐。同年3月28日,获得第九届中国国际电视广告艺术节诚信广告代言人奖。同年12月24日,与孙红雷共同主演由康洪雷执导的战争剧《二炮手》,在剧中饰演20世纪三、四十年代的白富美李娴淑;同年,担任浙江卫视《中国好舞蹈》导师,一展曾是舞蹈演员的风采。2015年9月17日,主演田有良执导职场情感剧《大猫儿追爱记》,剧中饰演广告公司职员大猫儿。2016年1月7日,新浪董事长曹国伟宣布海清与黄晓明、Angelababy、李晨成为首批加入星光公益联盟的艺人,并获得“推动公益影响”奖项。同年3月8日,获得在上海举办的中国电视剧品质盛典中最具价值女演员奖。同年5月31日,主演余淳执导的都市情感剧《女不强大天不容》,饰演女一号郑雨晴。6月份,参演由蔡岳勋担任总导演的都市情感剧《深夜食堂》。同年8月15日,主演汪俊执导的家庭教育剧《小别离》,在剧中饰演一个精力都放在工作上的女强人“童文洁”,9月6日,该剧结局集在播出的12小时内,某视频网站播放量达到10.1亿次。播出期间,创下连续11天收视冠军 。同年8月20日,参与录制《熟悉的味道》第一季,在节目中感恩发小;9月22日,做客生活服务类纪实节目《向往的生活》,该片计划四季度在湖南卫视每周日晚播出。同年11月,出演黄磊执导的喜剧电影《麻烦家族》,在剧中饰演长女文静,摇身一变与黄磊成兄妹关系。同年12月3日,获得2017爱奇艺尖叫之夜年度最具实力电视剧演员奖。2017年1月16日,获得2016新浪微博之夜微博年度实力演员。2018年1月26日,加盟原生态、接地气的素人真人秀《欢乐中国人第二季》,讲述新时代的中国故事。2月16日,出演林超贤执导的现代化海军题材电影《红海行动》,在剧中饰演一个战地记者夏楠并获得36.5亿的票房成绩。4月,在节目《欢乐中国人》中作为故事讲述人登场。9月,主演汪俊执导的电视剧《小欢喜》。2019年3月,主演由阎建钢执导的电视剧《甜蜜》,搭档任重。10月,主演的现实主义都市剧《卖房子的人》杀青。