2002年，万茜第一次涉足影视圈，客串张爱玲同名小说改编的电视剧《金锁记》。

　　2004年，万茜主演家庭伦理剧《天使的歌声》，饰演品学兼优、美丽善良的陈子微 。

　　2005年，万茜在古装轻喜剧《青天衙门2》中，饰演谭小玉;同年，经编剧汪遵熹推荐，出演悬疑谍战剧《密令1949》，在剧中饰演野蛮女友杨柳 [22] 。2007年，出演田沁鑫执导年代抗战剧《生死桥》，饰演上海电影女明星段娉婷 [23] ;同年，在抗日谍战剧《长江一号》中，饰演918师情报处处长许昳初 [24] 。

　　2012年3月，万茜主演古装爱情片《柳如是》，饰演秦淮八艳”之首柳如是，该影片入围第3届北京国际电影节和第19届北京大学生电影节 [29] ;

　　2013年，万茜出演刘猛执导的军旅励志剧《特种兵之火凤凰》，饰演卧底侦察员安然 [34] ;

　　2015年，万茜在孙红雷主演的都市情感剧《好先生》中，饰演心理医生徐丽;随后，特邀出演古装魔幻剧《海上牧云记》，饰演端庄华贵的南枯月漓，这是万茜与曹盾导演的第三次合作 [40] ;8月，出演姜伟执导的都市商战剧《猎场》在杭州开机，饰演古灵精怪的熊青春;同年，与赵文卓、洪金宝合作出演陈嘉上执导的古装动作片《荡寇风云》，饰演女主角戚夫人。

　　2016年，万茜在荒诞喜剧电影《你好，疯子!》中，饰演文艺女青年安希，并凭借这一角色获得第24届北京大学生电影节最佳女演员奖

　　2018年3月27日，万茜搭档马天宇主演的三国题材权谋古装剧《三国机密之潜龙在渊》在腾讯视频上线，并在剧中饰演清丽英气的汉献帝皇后伏寿 [44-45] ;4月28日，与胡歌、桂纶镁、廖凡合作出演由刁亦男执导的剧情片《南方车站的聚会》在武汉开机[46] 。

　　2019年10月，万茜在上映的冒险喜剧动画电影《雪人奇缘》中，为角色扎拉博士配音 [47] 。

　　2020年1月13日，万茜与孙红雷、张鲁一合作主演的现实题材剧《新世界》播出，在剧中饰演共产党员田丹 [5] 。6月，参加芒果TV选拔综艺《乘风破浪的姐姐》，最终以第二名的成绩正式成团 

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