2003年，在何平導演，姜文、趙薇、中井貴一主演的古裝動作大片《天地英雄》中扮演小和尚“覺慧”一角。同年，在香港導演彭浩翔的新片電影《張愛玲》中飾演張愛玲，與郭曉冬主演傅華陽導演的電影處女作《桃花燦爛》。在李幼斌、楊恭如主演的電視劇版家庭倫理大戲《我的兄弟姐妹》中飾演妹妹齊妙。

2004年，與孫紅雷搭檔拍攝了由導演葉大鷹執導的電視劇《走過幸福》。

2005年，在與夏雨共同主演的《愛上單眼皮的男生》飾 宋十一，在《你是蘋果我是梨》中飾湯紅，在央視投拍的電視劇《月上海》中飾任雨箏。

2007年，主演姜文執導電影《太陽照常升起》，在片中飾演瘋媽。

2009年，在謝霆鋒、王學圻、梁家輝等主演電影《十月圍城》中飾阿四的未婚妻阿純。

2010年，在姜文自導自演，周潤發、葛優、劉嘉玲共同主演的喜劇電影《讓子彈飛》中飾演萬人迷“花姐”。

2014年，主演姜文執導電影《一步之遙》。還在侯孝賢執導的電影《聶隱娘》里出演女二號。

周韻與姜文於2005年註冊結婚，婚後誕下兩個兒子。2013年9月與姜文一起出席威尼斯電影節。