2009年，导演韦正开拍都市青春喜剧《爱情公寓》，还在上大二的娄艺潇经由陈赫介绍到剧组试镜，最终确定饰演野蛮泼辣的御姐胡一菲，剧中为配合剧情娄艺潇还自编了一段舞蹈。
2011年1月，《爱情公寓Ⅱ》首播，再次主演女一号胡一菲。3月，在优酷主办的优酷影视指数盛典上，娄艺潇和陈赫获得开年最给力组合奖项。
2012年7月，与陈赫搭档再次主演《爱情公寓3》，并和各主演演唱爱情公寓同名主题曲。同年，娄艺潇还主演了演奏家薛汀哲拍摄的音乐微电影《独奏者的秘密》，饰演一位单纯痴情的女生。
2014年1月17日，主演的《爱情公寓4》播出，此剧播出后多次刷新中国国产电视剧网络播放纪录，首播期总播放达17.2亿次，娄艺潇个人也因此登上各大热搜榜的前列。；同年与爱情公寓剧组一起参加湖南卫视综艺节目《快乐大本营》。9月，亮相纽约时装周春夏秀场。12月，娄艺潇还主演了金庸剧《鹿鼎记》，在剧中扮演建宁公主。
2015年5月，与刘恺威、白冰共同主演都市情感励志剧《你是我的姐妹》，并在剧中扮演安宁。9月，主演了都市励志剧《爱情珠宝》，剧中娄艺潇一人分饰两角。12月，娄艺潇还与杨玏搭档主演了《别对爱撒谎》，饰演年轻妈妈郝乐意。
2016年2月7日，娄艺潇参加央视春节联欢晚会。随后，主演了电视剧《忘情歌》。10月，以旁听生助教身份加盟湖南卫视原创校园纪实节目《一年级·毕业季》。
2017年1月，娄艺潇与朱军搭档共同主持了中央电视台综艺频道的《2017东西南北贺新春》。3月，娄艺潇参加浙江卫视综艺节目《王牌对王牌第二季》，与陈赫、马苏、林更新、孙艺洲组成青年演员队。5月，娄艺潇作为补位歌手加盟北京卫视综艺节目《跨界歌王》。7月6日，娄艺潇与华纳音乐签下音乐合约，正式开启歌手之旅，同日发行首支个人单曲《野生情人》，7月13日，歌曲MV发布。8月17日，代言手游《弹弹岛2》新版本上线。
