2002年，童瑶被导演李文歧选中，出演年代传奇剧《林海雪原》，饰演剿匪小分队卫生员白茹，而这也是担企她的首部影视剧作品。2007年，出演方军亮执导的爱情片《不敢说爱你》，饰演外貌清纯、做事稳重的蓝馨。2009年，童瑶在青春爱情片《台北飘雪》中，饰演大陆女歌手五月。
2010年，主演家庭情感剧《家常菜》，饰演家境贫寒的何文远；同年，主演年代抗战剧《桥隆飙》，饰演沦落风尘的青楼女子小白龙。2011年，在青春爱情片《最长的拥抱》中，饰演叛逆北漂女孩小北。2012年，童瑶与黄渤、高虎合作出演年代抗战剧《民兵葛二蛋》，饰演敢爱敢恨的村长女儿孟喜子；同年9月，在《优品》杂志6周年庆典上荣获“年度飞跃演员”奖项。
2013年，童瑶凭借年代抗战剧《民兵葛二蛋》荣获中国电视剧年度明星盛典“新锐女演员”奖；同年3月，在都市家庭情感剧《独生子女的婆婆妈妈》中，饰演厦门一家报社记者李小曼；同年，与周渝民、曹云金合作出演青春爱情片《早见，晚爱》，饰演从乖乖女成长为创业的女老板周挺。2014年，与蒋欣、张歆艺联袂主演都市爱情剧《新闺蜜时代》，饰演文艺青年，与樊斌闪结闪离周小北；同年7月，童瑶与赵文卓、范冰冰合作出演武侠奇幻剧《白发魔女传之明月天国》，饰演乳娘府公主客娉婷；同年12月，出演家庭伦理剧《爸爸快长大》，饰演银行的职场新人，为爱执着的率真女王珊珊；随后，在都市情感片《后妈许多多》中，饰演敢爱敢恨的女编剧许多多，而该片是童瑶与导演林柯继《民兵葛二蛋》的第二次合作。
2015年，主演常晓阳执导的都市情感剧《转身遇到你》，饰演鬼马乖张，行事不拘小节的万欣欣；同年7月，主演都市时尚爱情剧《定制幸福》，饰演时尚圈一线设计师。2016年，出演路奇执导的年代情感剧《诚忠堂》；同年8月，出演由汪俊执导，周迅、霍建华等主演的古装宫斗剧《如懿传》，并在剧中饰演皇贵妃高晞月。2017年，出演由杨阳执导的古装玄幻剧《将夜》。2018年，与王凯、杨烁、董子健合作出演当代题材剧《大江大河》，在剧中饰演温柔聪慧、勇敢倔强而又命运多舛的女孩宋运萍；同年荣获UNO YOUNG红人大赏“实力女演员奖”。
2019年6月14日，凭借《大江大河》获得第25届上海电视节白玉兰奖最佳女配角奖。10月，入围第六届“中国电视好演企汗嫌员”绿组女演员候选名单；同年篮脚敬荣获电视剧品质盛典“年度突出表演剧星”及FEIA年度盛典“年度实力演员奖”2020年3月27日，参演的女性话题剧《不完美的她》上线腾讯视频和爱奇艺；5月26日，主演的都市情感剧《谁说我结不了婚》播出，饰演编剧老师程璐；7月17日，与江疏影、毛晓彤共同主演的都市情感剧《三十而已》在东方卫视首播，剧中饰演全职太太顾佳；9月15日，入围第七届中国电视好演员蓝组演员名单；9月30日，参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，与杜江、任达华、欧阳娜娜等共同演唱歌曲《我的祖国》；10月18日，童瑶凭借《大江大河》获得了第30届中国电视金鹰奖最佳女演员。2021年2月28日，参加2020新浪微博之夜活动，获“微博年度突破演员”；6月7日，与朵多店再朱一龙合作出演的谍战剧《叛逆者》开播，饰演上海大资本家朱孝先的爱女朱怡贞。
2022年1月9日，特别出演的励志体育竞技剧《超越》播出，饰演短道速滑运动员李敏；3月17日，与与海清、张颂文合作主演的都市情感剧《心居》播出，在剧中饰演典型意义上的上海女人顾清俞；6月29日，主演的犯罪悬疑片《对立面》播出；7月22日，参演电视剧《天才基本法》播出。9月2日，央视中秋晚会第二波阵容官宣，童瑶加盟；9月10日，参加《2022年中央广播电视总台中秋晚会》，与井柏然、杨仕君（评弹演钻浆宙永唱）合唱歌曲主宙姜《花好月圆》。
