2008年参与《明星带你看奥运》自编自导采访了前举重世界冠军张国政。 同 年与孙红雷合作主演了谍战连续剧《潜伏》饰演游击队长王翠平，并凭借该剧获得华鼎奖最佳演员奖， 其后出演喜剧电影《家有喜事2009》饰演暴牙珍。

　　2009年出演话剧《杜拉拉》饰演杜拉拉，是姚晨的首部话剧作品。 9月姚晨开通了微博。

　　2010年和凌潇肃领衔主演的爱情轻喜剧《和空姐一起的日子》饰演冉静因由于演员形象以及剧情与小说原著严重不符，引发了一场小说粉丝和姚晨粉丝的口水战，同年参演由冯小刚导演作品《非诚勿扰2》并获得第1届粤港澳青年电影盛典最受欢迎女配角奖。