2004年,参与拍摄了电影《曾克林出关》,在剧中饰演假小子。
2005年,与刘佩琦、齐中旸、聂鑫、赵纯阳等主演电视剧《蓝狐》,在剧中饰演宁宁。同年,与陈小艺、张嘉译等主演的电视剧《生死劫》在中国播出,饰演沙小修。
2007年,主演的电视剧《谁在你背后》在中国播出,陶慧在剧中饰演女一号章涵,是一个青春亮丽、有着一副美丽歌喉的女歌手。同年,参与拍摄电视剧《双枪李向阳》,在剧中饰演牧野川子。
2009年,在管虎导演电视剧《外乡人》中饰演叶子,剧中素颜出演。让观众看到陶慧精彩细腻的表演。同年,参与拍摄电视剧《非亲姐妹》,在剧中饰演丁菲。
2010年7月8日,与孙大川、向勇等主演的电影《杨勇战鲁西》在中国上映。9月10日,参与拍摄的电影《玩酷青春》在中国上映。
2012年5月12日,与闫妮、耿乐等主演的电视剧《女子军魂》在中国首播,在剧中饰演王三妹,是中共红军妇女独立团一连连长,一个善骑射的女军人。同年,与柴浩、连奕名、周晓欧、景岗山等主演的电视剧《小城协*》出演女一号身怀绝技的小狐狸。
2013年6月14日,参与拍摄的电影《枕边有张脸》在中国上映,饰演刘灵。电影《给我一双慧眼》出演女一朱秀文,女大学生村官的成长之路。6月26日,与丁海峰、刘长纯、聂玫等主演的电视剧《烈火凤凰》在中国首播,出演女一号廉新凤,抗战时期的女版李云龙。
2014年9月30日,与徐峥、黄渤、马苏等主演的电影《心花路放》在中国上映,在剧中饰演女二号阿凡达,首次以短发及阿凡达COSPLAY形象出现在大荧幕,给观众留下深刻印象,并大获好评。
2015年周播栏目剧《相爱穿梭千年》中饰演许皇后,首次尝试古装造型。电影《无悔的心》,饰演女一苏秀颖。出演电影《GOOD OLD DAYS》女一静,该片荣获意大利卡尔皮获得第13届瑞吉欧亚洲电影节最佳电影奖(Italian Asian Film Festival)。
2016年,在都市情感大剧《北上广不相信眼泪》饰演女二号汪涵,与朱亚文、马伊琍首次合作,在剧中为朋友两肋插刀,诠释了一个百分百的中国好闺蜜,网友大赞“演技、身材同在线”。电影《夫妇何求》女一林夏天,首次尝试出演同性恋角色。电视剧《追婚记》 中出演女二号白芨,以女神形象示人,温婉动人、楚楚可怜。在电视剧《芈月传》中饰演虢美人。
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