2005年，还在读大学的朱芷莹被赖声川选中，主演话剧《如梦之梦》正式出道，在剧中饰演30年代的上海名妓 。 2006年，搭档陈慕义主演情感电影《快乐的出航》，饰演大陆嫁到台湾小渔村的湘湘。2007年，在赖声川的推荐下参演由李安执导，梁朝伟、汤唯主演的电影《色·戒》，饰演女二号爱国青年赖秀金 。2009年，搭档吴中天主演爱情电影《这儿是香格里拉》，饰演痛失爱子后重新认识自己生命意义的季玲 。2010年4月，与温升豪、张钧甯联袂主演情欲悬疑电影《猎艳》，饰演个性内敛自持的推理小说家杨如行 。2011年，与黄嘉千、胡婷婷联袂主演温馨家庭剧《姊妹》，饰演孝顺但极有主见及企图心的女孩陆静慈 。2012年，与荫山征彦合作主演以日本311地震为背景的电影《手机里的眼泪》，饰演善良的急诊室实习医生Lily 。2013年，与张学友合作主演情感伦理电影《一个复杂故事》，饰演为了救重病的哥哥而给富太作代理孕母的港漂女生刘雅子 。2014年，主演马来西亚电影《榴莲忘返》，饰演带领学生反对稀土厂的历史老师林淑仪，影片入围第27届东京影展的正式竞赛单元 。同年，主演时代剧《新丁花开》，饰演饱受生活苦难仍善良坚韧的女人曾初妹，凭借该剧获得第50届台湾电视金钟奖戏剧节目女主角奖 。