2000年，出演个人首部电影《薄荷糖》，从而正式进入娱乐圈。2002年，出演爱情片《绿洲》，扮演智障女孩，她凭借该片获得第59届威尼斯国际电影节最佳新人奖。
2003年，主演由林常树执导的电影《好律师的太太》，饰演大胆风骚的已婚女人，她凭借该片获得第14届斯德哥尔摩国际电影节的最佳女演员奖。2004年，文素丽和宋康昊主演喜剧《总统的理发师》。
2007年，出演由金钟学执导的电视剧《太王四神记》，文素利一人饰两角，一个是与桓雄和一位熊族女人演绎三角关系的虎族首领可真，另一个是与高句丽广开土大王有情感纠葛的两个女人中的一人（琪荷）。在该剧中，她一改以往形象，变身成为身着皮衣，从左臂到胸前，还有后背都刺有纹身的强悍角色。同年，参演爱情喜剧《咖啡王子1号店》。
2008年，出演爱情家庭剧《我人生的黄金期》，在剧中，文素利脱去古装，破格挑战床戏，扮演有着新时代职业女性风范的角色；同年，与金泰宇、李善均联合主演《苹果》，饰演狠心抛弃自己其后又反悔苦苦追求女主角的花花公子李善均。
2010年，为动画片《鸡妈鸭仔》配音，该动画片根据畅销“国民”漫画改编。2011年，主演由洪尚秀执导的爱情片《自由之丘》。
2012年，与李素妍主演影片《在外国》，该剧主要是以再婚家庭中的喜怒哀乐为主要内容。
2013年，文素利与郭道元主演惊悚片《愤怒的伦理学》，饰演和被杀害女研究生搞婚外恋的教授妻子善花一角。2014年，文素利与严正花、赵敏秀主演喜剧《官能的法则》，该剧以三位现代女性为主要人物。
2015年，获得第20届釜山电影节最佳女演员奖；同年，与金敏喜、金泰梨联合参演由朴赞郁执导的电影《小姐》，她凭借该片获得第11届亚洲电影大奖最佳女配角奖。2016年11月16日，与全智贤、李敏镐联袂出演的奇幻爱情剧《蓝色大海的传说》播出，饰演裕兰帮佣住家的女主人安珍珠。
2017年8月31日，其自导自演的电影《女演员今天也在...》举行试映会。
2021年6月24日，主演电视剧《直到疯狂》播出。
2022年4月27日，参演的电影《想见你父母》上映。7月20日，文素利参演的《首尔大作战》宣布定档8月26日。
