章子怡出生于北京普通工人家庭，她小時候曾苦練舞蹈，立志成為舞蹈演員。8歲的章子怡走進了宣武區少年宮學習舞蹈，因為她小時候長得很瘦，所以老師建議她去學習舞蹈。3年后，11歲的章子怡考入了北京舞蹈學院附中，開始了她6年的民間舞專業的學習，并且在1994年全國桃李杯舞蹈比賽中獲得了表演獎。這次獲獎不但沒有使小小的章子怡沾沾自喜，卻使她開始了第二次人生選擇，于是她想到了戲劇，想到了電影。小時候的舞蹈基礎并沒有白學，為她在以后拍攝武打戲奠定了良好的基礎。
1996年，章子怡考取了中央戲劇學院表演系。
1998年，還在讀中戲的章子怡因被著名導演張藝謀選中，出演電影《我的父親母親》女主角（招娣）而聲名鵲起。銀幕上的她，穿著紅色碎花小棉襖、圍著紅色的圍巾，扎著綠色的頭繩，清純而樸素。在電影里她成功塑造了一個在非常時期為愛癡狂的農家女孩。她以此片獲得第二十三屆大眾電影百花獎最佳女主角及影片獲得柏林國際電影節銀熊獎。?
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1999年，由張藝謀導演推薦，她加盟了李安導演的武俠大片《臥虎藏龍》，出演叛逆格格玉嬌龍，與周潤發、楊紫瓊等華人巨星“大打出手”。2001年《臥虎藏龍》是首部獲得奧斯卡金像獎最佳外語片獎的華語電影，當年在奧斯卡奪得4項大獎及國內外眾多電影獎項，影片全球票房超過2億美元，是華語電影全球票房最高紀錄保持者。
后來章子怡與徐靜蕾、周迅、趙薇等其他三位中國女演員并稱四大花旦。
2002——2004年，連續出演了張藝謀導演的武俠巨制《英雄》和《十面埋伏》，于李連杰，梁朝偉，張曼玉，劉德華，金城武等華人巨星同臺演繹。影片打破了當時中國電影的票房紀錄，開創了國內商業“大片”時代，影響力與知名度再度飆升，一躍成為華人地區最閃耀的影星。同時也出演了婁燁導演的《紫蝴蝶》以及《茉莉花開》影片。并分別憑借《十面埋伏》拿下2005年的華表獎和《茉莉花開》金雞獎最佳女演員。
2005年2月，第77屆奧斯卡頒獎典禮邀請她作為最佳視覺效果頒獎，使她成為繼陳沖后又一位在奧斯卡獎上擔任頒獎嘉賓的華人女星。之后與鞏俐、楊紫瓊等資深影星一起拍攝了斯皮爾伯格監制的日本電影《藝伎回憶錄》，并因此片被提名金球獎最佳女主角提名。
2005年3月，憑借主演王家衛導演的電影《2046》奪得香港電影金像獎最佳女主角獎，獲得影后殊榮。
2006年，接拍馮小剛的首部古裝大片《夜宴》，表現不俗。
2007年，章子怡通過“優才”計劃 正式成為香港居民。 ? 臥虎藏龍
2008年，仍將工作重心放在國內的她，參與拍攝了陳凱歌導演的《梅蘭芳》。此時的她，演技游刃有余，表演從容不迫，雖然戲份不多，但成功塑造了一代冬皇孟小冬，并拿下了人生的第二個華表獎優秀女演員獎。
2009年，首次擔任制片人并主演電影《非常完美》。 同年也接拍了王家衛導演拍攝的動作電影《一代宗師》。
2010年，福布斯中國名人榜章子怡榮升第5位。
2011年3月15日，章子怡和成龍擔任第一屆北京國際電影節形象大使。
2011年 主演顧長衛導演的文藝電影《最愛》上映。
2012年10月18日，章子怡亮相第三屆紐約中國電影節開幕式。此次紐約之行，是章子怡應國家廣電總局之邀，特別前來推廣中國電影，為中國電影助陣。同時章子怡帶來了自己的兩部作品《非常完美》和《最愛》。
2013年1月8日，籌備、拍攝多年的《一代宗師》國內公映。 4月，擔任湖南衛視主推的大型勵志音樂類真人秀節目《中國最強音》的音樂導師，并帶領曾一鳴成功獲得冠軍。
2013年6月，法國文化部授予其“法蘭西文學藝術騎士勛章”以表彰章子怡在電影藝術領域的成就。11月22日，章子怡憑《一代宗師》獲得金馬獎最佳女主角。 ?至此章子怡成為華語電影史上首位集齊“大眾電影百花獎、中國電影華表獎、中國電影金雞獎、香港電影金像獎、臺灣電影金馬獎”最佳女演員獎的演員?。
2014年3月28日，在第八屆亞洲電影大獎上，憑借《一代宗師》拿下最佳女主角獎。?
2014年4月13日，第33屆香港電影金像獎在港舉行，章子怡獲得最佳女主角獎。這也是《一代宗師》獲得的第10個獎項，此時，這部電影已經超過《甜蜜蜜》與《寒戰》，刷新了金像獎新的單片獎項紀錄。
2014年9月27日，第32屆大眾電影百花獎在蘭州揭曉，章子怡則憑借《一代宗師》扮演的宮二獲得了最佳女主角獎 ?。同年10月11日，在第14屆華語電影傳媒大獎中憑借出演電影《一代宗師》榮獲最佳女主角獎 ?。
2015年8月4日，章子怡作為制片人出席電影《從天而降》發布會，現場她用“假肚子”裝扮孕婦，并與嬰兒演員互動。
2016年，其主演的諜戰電影《羅曼蒂克消亡史》上映 。2017年，主演災難電影《哥斯拉：怪獸之王》。
2018年1月12日，與黃曉明、王力宏、張震、陳楚生主演的青春片《無問西東》上映 ；9月8日，憑借電影《羅曼蒂克消亡史》中的表現獲得第14屆中國長春電影節最佳女主角獎。
2019年，與吳京、井柏然、成龍聯袂主演劇情電影《攀登者》。
