2009年,倪妮參加《金陵十三釵》劇組演員選拔,在眾多參選人中獲張藝謀賞識擔任片中女主角「玉墨」,榮獲多個大獎,此後開始演藝之路。
2012年,參演愛情電影《我想和你好好的》,倪妮與馮紹峰首次搭檔演出。
2012年5月17日,倪妮在微博中分享了一組自己拿著心形氣球的照片,5月18日,馮紹峰也在微博中發布了一張拿著心形氣球的照片並附言稱「我也有氣球」,應和了倪妮前一天的微博。
2015年5月,倪妮與馮紹峰分手,雙方都已各向摯友透露恢復單身。
值得一提的是,2016年作為謀女郎的倪妮參演了張藝謀導演女兒張末的電影處女作《28歲未成年》.
2016年3月,倪妮和井柏然戀情爆光,雙方經紀人承認戀情。