2004年8月1日，王珞丹主演的電視劇《蝴蝶飛飛》在中國首播，王珞丹在劇中飾演麥樂樂。

2006年2月24日，王珞丹主演的電視劇《陽光像花一樣綻放》（原名《深牢大獄》）上映，王珞丹在劇中飾演單鵑。4月21日，王珞丹出演《可可西里》中的丁文靜。7月2日，薩日娜與王珞丹在 《母親是條河》扮苦情母女。

2007年，王珞丹飾演《中國女法官》中的左梅。4月拍攝《車逝》。6月7日，王珞丹出席第三屆電視劇風云盛典。8月，以抗日戰爭為背景的電視劇《烽火孤兒》開機，她在劇中飾演日中混血兒杜薇。

2007年至2008年，王珞丹熱血出演《排球女將》。

2008年2月，王珞丹在《暗香》中 和黃曉明（聽歌）一同演繹經典愛情；22日，王珞丹參加第15屆大學生電影節新聞總匯；28日，同趙寶剛再度聯手在《我的青春誰做主》擔任錢小樣一角 。5月獲得電影百合獎、入選金鷹獎最佳女演員侯選。11月8日，在公映電影《車逝》里扮啞女。

2009年1月8日，王珞丹出席“大愛2008·時尚盛典，獲封“大愛之星”。2月28日《超級訪問》八周年慶典，王珞丹朱雨辰牽手走紅毯。3月6日，王珞丹清純裝扮恭賀《尚嘉》驚艷亮相。2009年4月的“80后新生代娛樂大明星”評選活動中，與黃圣依、楊冪、劉亦菲被評為內地的新“四小花旦”。4月12日，參演電視劇《我的青春誰做主》登陸央視一套黃金檔、做客新浪聊《我的青春誰做主》、被搜狐娛樂評選為先鋒人物，4月30日，王珞丹首次上榜百度“十大美女風云榜”。5月7日，王珞丹領銜百合獎表演。6月27日，王珞丹加入09“嘉人”香燭計劃。7月15日，王珞丹今天出席《我心中的經典電影形象》評選活動；17日，王珞丹錄制“5.12 中國·愛”第28期：《徽章女孩的軍營夢》；23日，王珞丹獲提名的“飛天獎”，頒獎典禮于9月在“水立方”舉行；28日，王珞丹入選“中國十大新銳明星”。9月，王珞丹亮相飛天獎、獲得新玉女掛冠，、出席2009ELLE風尚大典。

2010年1月8日，《杜拉拉升職記》圓滿殺青，王珞丹演繹白領麗人，影迷陪伴溫暖寒冷冬夜，28日，王珞丹加盟《琥珀》。2月14日，王珞丹亮相東方衛視春晚錄制，獨唱《說愛你》。8月20日——12月20日，拍攝電視劇《山楂樹之戀》，并且冰封微博。11月11日《男人幫》開機，12月30日王珞丹結束其他工作，到《男人幫》組里進行拍攝，演莫小閔。同年，王珞丹主演的《杜拉拉升職記》取得不俗收視率，與劇中男主角李光潔被網民譽為“國民情侶檔”。

2011年1月1日，王珞丹出席2011年東方衛視跨年演唱會，首次演唱 《小時候》，10日，王珞丹現身廈門錄制《歡喜大圍爐》。4月5日，王珞丹云南遭遇車禍并于4月9日車禍受傷后公開亮相杭州；5月11日，王珞丹在上海亮相某演唱會，演唱歌曲《浪花一朵朵》。8月5日，丁俊暉牽手王珞丹登《第五頻道》。10月18日，王珞丹出演陳凱歌新戲《搜索》。

2012年，王珞丹出演央視春晚，“央視龍年春晚30年”環節中王珞丹與蔡國慶合唱《常回家看看》，并攜家人一起拜年。2月2日《紅娘子》開播，王珞丹飾演“小辣椒性格”的紅軍“王小紅”。2012年3月12日電視劇《山楂樹之戀》登陸江蘇衛視，王珞丹飾演靜秋 。5月，王珞丹參演電視劇《轉身說愛你》，王珞丹飾演李明玉。

2013年2月10日，《越來越好之村晚》上映，王珞丹演周一楠。3月份拍攝電影《不法之徒》，王珞丹演伊谷夏。3月31日，王珞丹出席中央電視臺2012電視劇明星盛典。2013年8月24日《大漢賢后衛子夫》在橫店殺青，王珞丹扮演皇后衛子夫。8月27日《黃飛鴻之英雄有夢》在烏鎮開機拍攝，王珞丹扮演十三姨。11月8日，由王珞丹主演的愛情電影《我愛的是你愛我》上映。

2014年7月24日，與馮紹峰、陳柏霖、鐘漢良、袁泉、陳喬恩等主演的電影《后會無期》在中國上映，飾演蘇米。8月20日，與林峯、周麗淇、徐正曦等主演的電視劇《衛子夫》在中國首播，飾演衛子夫。11月21日，主演的電影《黃飛鴻之英雄有夢》在中國上映，該片由香港導演周顯揚聯手編劇杜致朗打造，王珞丹在劇中飾演女主角俠女阿春。同年，參與拍攝電影《破風》，飾演飾演了一位自行車運動員，一向瘦弱的她為了練好車技，甚至練出了四塊腹肌。

王珞丹在電影《后會無期》、《黃飛鴻之英雄有夢》及電視劇《衛子夫》中都成功塑造了個性鮮明的人物角色，在時尚成績上，王珞丹不僅頻繁受邀出席各大國際時尚品牌活動，還得到國內各大雜志的青睞，一年內登上了二十刊時尚雜志的封面，更是登上了一線雜志《費加羅》的封面。

2015年，參演彭順執導電影《宅女偵探桂香》。主演再現朝鮮戰場上的愛情與友情的史詩巨片《我的戰爭》。王小帥執導的電影短片《玉米人》于第20屆釜山電影節大師展映單元在釜山與本地觀眾見面，王珞丹飾演神秘“玉米人”。

2016年1月，王珞丹參演電影《消失的愛人》。10月參演醫療行業劇《急診科醫生》。