从影前牛莉是名运动员，1986年获得全国第一届女子花样游泳团体冠军。1990年获得全军射击冠军。

1991年9月，首次出演电影《大决战》。

2000年6月，与张婷等主演电视剧《绝色双娇I偷龙转凤》，在剧中饰演秦采青一角，在BTV首播后大获好评，也让更多的观众认识了她。

2001年，在杨亚洲执导的电视剧《空镜子》中饰姐姐孙丽。2003年在《江山风雨情》饰孝庄文皇后。

2004年与周杰合演电视剧《非常道》。

2006年在电视剧《闯关东》中饰演那文。

2008年董勇合作，出演《祸福相依》中胡玉华。

2011年，相声剧《还钱》获得兔年春晚观众最喜爱的春晚节目小品类一等奖。

2013年凭借在电视剧《新女婿时代》中的精彩演技获“十佳演员”称号。

2015年，与陈宝国、冯远征、蒋欣联袂出演高满堂编剧、张新建执导的60集史诗巨制《老农民》 。

2016年6月，牛莉以出品方代表的身份参加电影《情追不舍》的发布会 。

2017年2月，与张嘉译合作的都市情感电视剧《美好生活》在美国开机，六月杀青。

2018年6月8日，主演的爆笑动作喜剧电影《幸福马上来》上映。10月14日，出席2018拉萨国际绿色电影周闭幕晚会。