1980年10月23日，霍思燕出生于北京市海淀区的一个知识分子家庭，自小一直和爷爷奶奶生活在一起。

1997年，在一个艺术节上，一位导演发掘霍思燕，让其去参加“水晶之恋”的广告面试，最后，被选中拍摄《泰坦尼克》电影随片广告。

1998年，霍思燕出演电视剧《贫嘴张大民的幸福生活》中的张大雪，这是其正式参演的第一部电视剧。   

2001年6月，霍思燕与俞飞鸿、何中华等主演的的电视剧《三少爷的剑》播出，在剧中饰演纪情；同年，与张铁林、王刚等主演的《铁齿铜牙纪晓岚》播出；出演了民国电视剧《女人汤》，首次饰演反派人物高子。 

2003年，霍思燕首次担任女主角，与邓超、潘虹、郝蕾等主演的历史剧《少年天子》，在剧中饰演乌云珠，凭借该剧，霍思燕走红，被观众所熟知。

2005年7月21日，霍思燕和潘虹再度合作主演的古装神话情感剧《欢天喜地七仙女》播出，其在剧中饰演女主角七仙女紫儿；同年，在与林志颖、唐宁等主演的古装剧《新聊斋志异》中首度饰演女鬼秋荣。

2006年5月4日， 霍思燕与聂远主演的电视剧《像风一样离去》播出，其在剧中饰演女一号乔可欣；7月10日，在古装宫廷剧《大清后宫之还君明珠》中客串沈吟秋一角；11月7日，与邱心志、戴春荣主演的古装清装悲剧《杨乃武与小白菜》播出，在剧中饰演女一号小白菜；9月1日，首次主演的电影《我要成名》上映，凭借该片，霍思燕入围了第二十六届中国香港金像奖最佳新人奖和中国香港电影金紫荆奖最佳新人奖，并获得中国电影导演协会最佳新人银奖 。

2007年，霍思燕首次参演的战争剧《西安事变》在中央电视台播出，其在剧中饰演四小姐赵一荻。

2008年2月20日，霍思燕与吴樾、黄维德主演的《江湖往事》播出，在剧中饰演女主角赵小灵，这是其首次出演打女；2月22日，霍思燕与陈键锋、严宽主演的民国情感剧《最后的格格》播出，其在剧中饰演女一号云香格格。

2009年春节期间，霍思燕与钟汉良、何晟铭、孙菲菲等主演的民国武侠情感剧《玫瑰江湖》在广州电视台播出，其在剧中饰演女一号君绮罗，是其首次担纲出演了一个“大女人”类型的角色 ；同年，与冯绍峰主演的现代电视剧《夫妻一场》播出，在剧中饰演女主角宁小燕，这是霍思燕首次饰演妈妈 。

2010年，霍思燕、李晨主演的都市情感剧《孽缘》播出，收视超过《三国》、《杨贵妃秘史》等，以2.64的收视率和5.31的市场份额成为2010年上半年全国收视冠军；同年，与欧阳震华等主演的神话剧《天师钟馗》以及与朱雨辰主演的都市爱情剧《爱要有你才完美》先后播出并获得同时段收视冠军。

2011年，霍思燕与李晨主演的电视剧《风车》在北京卫视播出，其在剧中饰演女一号北兆；同年，其参演筷子兄弟的电影《父亲》和短片《赢家》；10月27日，与李宗翰、李心洁主演的推理奇情片《梦游3D》上映，凭借该片，霍思燕入围了东京国际电影节影后 。

2012年，霍思燕与范冰冰、冯绍峰主演的电影《二次曝光》上映，票房过亿，这是霍思燕首部过亿票房 ；9月23日，与归亚蕾、杨洋、蓝正龙、张孝全等主演的经典翻拍电影《饮食男女2012》首映，其在片中饰演女一号瓦儿 。

2013年9月28日，霍思燕与张晓龙、陈紫函主演的电视剧《爱情面前谁怕谁》在浙江卫视黄金档，中央电视台一套十一档同步播出，其转型首次挑战“女汉子”于小渔。

2014年4月，霍思燕与雷佳音合作主演了电视剧《我的媳妇是女王》，其在剧中饰演女一号开心 ；11月，与丈夫杜江出演了现代剧《再见，老婆大人》。

2015年2月12日霍思燕主演的电视剧《草帽警察》在中央电视台电视剧频道首播 ；4月参加综艺节目《跑男》；5月9日获得第二届中美国际电视节最佳女主角奖。

2016年出演电视剧版《北京遇见西雅图》 。同年，客串杜江主演的青春爱情片《高跟鞋先生》。12月16日，参演电影《罗曼蒂克消亡史》上映。

2015年2月12日霍思燕与李晨、杜江等主演的电视剧《草帽警察》在中央电视台电视剧频道首播，霍思燕在剧中饰演女主角，一名热辣的村花赵小静，该剧也是其首次出演村姑的角色 ；4月21日出演电影《罗曼蒂克消亡史》；5月9凭借《草帽警察》获得第二届中美国际电视节最佳女主角奖  。8月，都市时尚轻喜剧《待嫁三千金》在北京开机，霍思燕、王阳明、陶慧、周楚楚、曹璐等主演  。

2017年8月31日，由微博时尚和OnlyLady联合主办的2017年度首届“微博时尚盛典”在北京举行，杜江霍思燕夫妇获颁“年度最具时尚影响力CP”；10月24日，霍思燕参演的电影《英格力士》正式杀青。

2018年3月2日，参加2018央视元宵晚会。3月22日，霍思燕携儿子嗯哼参加综艺节目《妈妈是超人3》。7月，参加综艺节目《妻子的浪漫旅行》。

王牌对王牌

妈妈是超人3（2018年）

妻子的浪漫旅行（2018年）

2012年6月21日，杜江与霍思燕被拍到一起亲密的逛街，随即两人的恋情曝光；10月霍思燕生日当天，杜江发微博祝福，并正式公开与霍思燕的恋情。

2013年3月14日，霍思燕被曝怀孕已经四个月；4月10日，霍思燕首次通过微博证实怀孕传闻，发布长篇微博分享为人母心情。

2013年9月19日上午9点，霍思燕剖腹产下一名男婴，重八斤三两。杜江透露宝宝暂名“小江江”。

2014年5月11日21点39分，杜江通过微博首次对外曝光爱子照片。

2016年1月，一组杜江穿女装拥吻霍思燕的照片曝光，霍思燕画胡子，与老公玩角色互换。

2006年5月31日，霍思燕参加了“天使之翼”百万助学行动，帮助贫困的孩子。

2009年10月23日，霍思燕在京举行了生日会暨Teddy Family自创潮流服饰品牌诞生发布会。

2010年6月12日，第十三届上海国际电影节正式举行，在开幕红毯上，霍思燕身穿Chanel和Balmain两件礼服走了两次红毯；9月27日，霍思燕作为《精武风云》主演之一和剧组在温州举办慈善晚宴，共拍得善款63.8万元，并全部捐赠给中国少年儿童基金会，用于建立“安康图书馆”工程。

2011年10月22日，霍思燕凭借《梦游3D》入围最佳女主角出席24届东京国际电影节并走绿地毯。

2012年2月3号，霍思燕作为女主角代表《饮食男女2》出席62届柏林电影节；2月28日，霍思燕作为唯一受巴黎时装周官方邀请的华人女星出席巴黎秋冬时装周在香榭丽舍大街开幕欢迎晚宴，与法国高级成衣协会联盟主席、巴黎时装周主席Didier grumbacah等交谈；6月18日，霍思燕出席宋庆龄基金会慈善晚宴并拿出的其第一份“摄影作品”进行爱心拍卖，以帮助到贫困山区的留守儿童摆脱课间饥饿及得到营养改善。

2014年8月26日，霍思燕与丈夫杜江两人出席北京“明星公民”五周年感恩盛典活动并获得明星公民称号，壹基金“温暖包”项目的公益接力活动也将接力棒递交到了霍思燕手里。

2015年6月15日霍思燕出席了《2015星光上海—华谊ELLE之夜》五周年庆典活动。

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