2000年2月14日,参演的电视剧《贫嘴张大民的幸福生活》正式播出,这是霍思燕的第一部正式电视剧,在剧中饰演张大雪。
2001年,与俞飞鸿、何中华等主演的的电视剧《三少爷的剑》以及和张铁林、王刚、张国立等主演的《铁齿铜牙纪晓岚》先后播出,霍思燕分别饰演纪情、香草。
2002年,与刘小峰、于波、唐国强等主演的民国电视剧《女人汤》,霍思燕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》,霍思燕饰演乌云珠。
2005年,和潘虹再度合作,联合蒋欣、杨蕊、六小龄童、郑国霖等主演的古装神话情感剧《欢天喜地七仙女》于7月21日正式首播。
2006年,主演的古装神话悲剧《新聊斋志异》中首度饰演女鬼秋荣;在与聂远主演的悲情剧《像风一样离去》中饰演乔可欣。
古装清装悲剧《杨乃武与小白菜》中饰演小白菜;并在古装宫廷剧《大清后宫之还君明珠》中客串沈吟秋。
2007年,首次参演的战争剧《西安事变》在中央电视台播出,霍思燕在该剧中饰演四小姐赵一荻。
2008年,与吴樾、黄维德主演的《江湖往事》于2月20日播出,霍思燕饰演女主角赵小灵,这是霍思燕首次出演打女;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》在多地播出,饰演云香格格。