1983年8月8日，佟丽娅出生于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州察布查尔锡伯自治县的一个艺术世家，父母均从事艺术教育，从小佟丽娅就表现出了对艺术，尤其是对舞蹈表演艺术的热爱。
2000年，成为新疆歌舞团的舞蹈演员。2004年，进入中国歌舞团工作。2006年，出演影视处女作《新不了情》。
2008年，凭借古装剧《母仪天下》崭露头角。2011年开始，因主演剧集《宫锁心玉》《北京爱情故事》赢得更多关注149此后，她还主演了《远大前程》等作品。
2019年，策划并主演舞蹈剧《在远方，在这里》。2020年，主持央视春节联欢晚会。2021年，出演建党百年献礼片《1921》，2024年，主演的剧情片《狗阵》入围戛纳电影节。
佟丽娅目前处于离异、单身状态。她与前夫陈思诚已离婚，他们有一个儿子朵朵，她非常重视孩子的教育和陪伴。尽管工作繁忙，但她经常抽出时间陪伴儿子，参与他的成长过程。
她主演了多部影视作品，包括《平凡的世界》、《超时空同居》、《北京爱情故事》等，深受观众喜爱。此外，她还参与了多部电影和电视剧的拍摄，展现了出色的演技和多样的角色塑造能力。
近年来，佟丽娅不断挑战自我，尝试不同类型的角色。例如，在电影《假如,我是这世上最爱你的人》中，她饰演了一位天生失去双臂的坚强女性，用精湛的演技诠释了角色的坚韧与乐观。
如此优秀的一位女人为什么会被抛弃？婚姻在才华面前不值一提，婚姻的不对等也是给不稳定婚姻的关系埋下了伏笔，佟丽娅太好面子，心肠太好。她与陈思成的爱情注定不会长久。分手来自于三个方面：
第一，前夫陈思诚在婚姻中多次被拍到与其他女性有亲密行为，这些行为可能对佟丽娅造成了极大的伤害，最终导致了婚姻的破裂。
第二，个人成长和自我实现：佟丽娅在离婚后将重心放在了演艺事业和个人兴趣上，取得了显著的成就。她的觉醒和蜕变表明，她不再依赖于婚姻，而是通过自己的努力实现了自我价值。
第三，公众舆论和压力：作为公众人物，他们的婚姻一直受到外界的关注。婚姻中的矛盾、背叛以及社会舆论可能对他们的关系产生了负面影响。