2002年，郭碧婷因參加一個在臺北西門町舉行的美少女選秀比賽而踏入娛樂圈。此后，她主要擔任《BEAUTY》、《RAY》等時尚雜志的平面模特，以及拍攝了眾多的電視和平面廣告，而其也因此逐漸在臺灣平面廣告界嶄露頭角。

2003年，郭碧婷主演了陳奕迅《圣誕結》的音樂錄影帶；之后，郭碧婷又相繼擔任了孫燕姿、蕭敬騰、王力宏等眾多華語歌手音樂錄影帶的女主角。

2004年，郭碧婷與五月天搭檔拍攝了某金飾品牌廣告，并擔任了其《超人》音樂錄影帶的女主角；隨后，她又在五月天臺北演唱會上與阿信攜手演出了《相信》，而這一系列的合作也使她贏得了頗高的曝光度。

2005年，郭碧婷出達再趨仔演了個人的第一部影視劇作品，她與藍正龍、黃圣依合作主演了內(nèi)地年代言情劇《金色年華》，并在劇中扮演了敢愛敢恨并最后為愛香消玉殞的富家千金女許曼麗。

2006年，郭碧婷繼續(xù)擔任平面模特工作，并為眾多的雜志、時尚品牌拍攝了封面和廣告宣傳片。

2007年，郭碧婷推出了個人的銀幕處女作，她與張孝全搭檔主演了純愛推理電影《沉睡的青春》，并在片中扮演了孤獨堅強又追求自由的美麗女孩徐青青。此后兩年，郭碧婷因沒有接到適合的角色以及其它工作的需要而在戲劇方面有所沉寂。

2008年，郭碧婷接拍了《益達口香糖便利店》廣告，并因在片中扮演清新甜美的鄰家女孩而贏得了更高幾疊疊罪的詢問度，同時也讓她得到了“益達女孩”的稱號。

2009年，郭碧婷受邀參加了湖南衛(wèi)視娛樂脫口秀《天天向上》的廣告紅人特輯，而這也讓更多的內(nèi)地觀眾知道了她的名字；同一年，她還參加了江蘇衛(wèi)視綜藝節(jié)目《周末不加班》的MV紅人特輯。

2010年，郭碧婷回放頸駝歸大銀幕，她與楊佑寧、楊子珊合作主演的臺灣首部寵物愈療系電影《街角的小王子》上映，她在片中則扮演了清新脫俗卻靦腆內(nèi)向的美術系才女葉筱靜。

2011年，郭碧婷開始進軍內(nèi)地影壇，她主演了青春勵志片《假如沒有你》，并在片中扮演了美麗善良卻身患絕癥的女主角安楚兒。

2012年，郭碧婷完成了個人的第一個古裝角色，她在古裝武俠翻拍劇《新保鏢之翡翠娃娃》扮演了性格溫婉又足智多謀的長風鏢局大小姐程采玉；隨后，她還參與演出了勵志微電影《楓樹街33號》；10月份，郭碧婷開始參與根據(jù)郭敬明同名小說改編并由他自編自導的《小時代》系列電影的拍攝工作。

2013年，郭碧婷隨小時代劇組參加了湖南衛(wèi)視綜藝節(jié)目《快樂大本營》，并因其在節(jié)目中的本色表現(xiàn)而在此后一段時間的各大熱搜榜和sns社會化媒體搜索量上位居榜首，同時也使她獲得了“妹花女神”的稱號；隨后，其與楊冪、郭采潔、謝依霖等人聯(lián)袂主演的都市青春片《小時代》、《小時代2：青木時代》相繼重元炒上映，她在片中扮演了美艷絕倫，才華橫溢，卻命運多舛的南湘，而兩部影片上映后則取得了接近8億人民幣的票房成績，其個人也憑借此角色獲得了BQ江南紅人榜年度電影新演員、樂視盛典年度電影新銳女演員兩項榮譽，并贏得了更多內(nèi)地觀眾的關注與喜愛；同一年，郭碧婷還主演了內(nèi)地首部3D愛情電片《愛情進化論》，并在片中扮演了可愛勇敢的女主角安安；此外，她還獲得了第一屆明星街拍盛典年度最佳街拍形象獎。

2014年，郭碧婷除了繼續(xù)都市青春片《小時代3：刺金時代》、《小時代4：靈魂盡頭》中出嬸戲協(xié)演南湘之外；她還主演了年代摩登愛情片《對風說愛你》，并在片扮演了因時代動蕩而漂泊異鄉(xiāng)的鋼琴教師邱香，而該片則入圍了第18屆上海國際電影節(jié)金爵獎主競賽單元；隨后，郭碧婷還主演了電影版《咱們結婚吧》，而其在片中則扮演了文藝氣息十足卻對愛情充滿糾結的小提琴手文藝，該片在上映后則取得了2.84億人民幣的票房成績；此外，她還在與李敏鎬搭檔主演的愛情微劇《一線鐘情》中扮演了溫柔可人的女主角玲玲。

2015年，郭碧婷領銜主演了都市時尚寵物劇《神犬小七》，并在劇中本色扮演了外冷內(nèi)熱，對動物充滿愛心的女主角丁涵，該劇在播出后則取得了全國暑期黃金檔電視劇收視第一、并獲得了第11屆中美電影節(jié)優(yōu)秀中國電視劇金天使獎，其個人也憑借在劇中的不俗表現(xiàn)贏得了眾多電視觀眾的認可；7月份，郭碧婷主演的《小時代4：靈魂盡頭》上映，而《小時代》系列電影的最后票房成績則超過了18億人民幣，而這也創(chuàng)造了國產(chǎn)系列電影的票房記錄；與此同時，她還參與演出了明星跨界時尚真人秀節(jié)目《女神新裝》；隨后，郭碧婷與設計師李薇搭檔在十期常規(guī)賽中七次獲得冠軍；并在總決賽中逆轉獲得了最后的年度“冠軍女神”，同時她也以61,556,666元創(chuàng)造了該節(jié)目的買家競拍記錄。

2016年，郭碧婷的第一部作品是與鄭愷搭檔主演的清裝人物傳奇劇《國士無雙黃飛鴻》，而她在劇中則扮演了不喜紅妝愛武裝且對愛不離不棄的女主角莫桂蘭（十三姨）；隨后，其主演的都市時尚勵志喜劇《極品模王》上線播出，而該劇的宣傳曲《最浪漫的事》也由她演唱，而這也是其演藝生涯的首支個人單曲；同一年，郭碧婷還與馮紹峰搭檔主演了都市玄幻愛情劇《那片星空那片?！罚⒃趧≈邪缪萘司髲妶詮姷拿利惿倥蚵?，該劇則于次年在CMS52城、全國網(wǎng)雙雙取得全國次黃金檔電視劇收視第一，而其全網(wǎng)播放量在播出期間便突破了50億次。

2017年，郭碧婷參與演出了古裝武俠魔幻片《武林怪獸》；10月4日，她還參加了湖南衛(wèi)視《中秋之夜》晚會，并在晚會上獻唱了唯美浪漫的古風歌曲《千燈愿》；與此同時，其主演的《那片星空那片海2》也在湖南衛(wèi)視播出，第二部的故事發(fā)生在大唐盛世，她在劇中扮演的是平凡善良，并擁有揚帆遠航夢想的女主角陸漓，而劇集播出后則再次取得了CMS52城、全國網(wǎng)次黃金檔電視劇收視第一的成績。

2018年3月2日，郭碧婷領銜主演的現(xiàn)代奇幻愛情片《宇宙有愛浪漫同游》在全國公映，其在片中則扮演了原本天真無邪，卻因年少時經(jīng)歷哥哥自殺而在心中留下陰影的美艷心理學家Tina；隨后，她還與蕭敬騰搭檔主演了現(xiàn)代心理驚悚劇《魂囚西門》；11月份，其參加的親子代系相處真人秀《最美的時光》在江蘇衛(wèi)視播出，節(jié)目中則記錄了她與父親之間的一段生活過程。

2019年7月6日，郭碧婷以固定嘉賓身份參加的夫妻情感觀察真人秀《我家小兩口》在湖南衛(wèi)視播出，而其在節(jié)目中則與未婚夫向佐一起前往新疆展開了一場幸福甜蜜的浪漫旅行；隨后，她還同樣作為固定嘉賓參加了芒果TV父女情感觀察真人秀《女兒們的戀愛第二季》。

2020年6月24日，郭碧婷領銜主演的科幻懸疑驚悚片《機械畫皮》上映，其在片中也第一次嘗試一人分飾兩個角色，一個是美麗清新的都市美女，另一個則是冷酷腹黑的AI機械姬。

2021年1月份，郭碧婷產(chǎn)后復出，并作為嘉賓參加了聚焦閨蜜關系的時尚改造綜藝節(jié)目《閨蜜好美2021》。