2001年，主演
潘小扬执导的现代都市电影《
轻松一点》，饰演女一号周卉，该剧是武笑羽第一次参演电影，获得第22届飞天奖，凭借该片武笑羽正式进入娱乐圈。2002年，出演舞蹈《如火的青春》获第二届CCTV舞蹈大赛金奖第一名。
2003年，参演
潘小扬执导的刑侦情感剧《
忠诚卫士》，在剧中饰演纪委书记之独生女小周；同年，主演潘培成执导的悬疑警匪剧《
不可磨灭》，在剧中饰演黑老大叛逆的独身女安然。
2011年，主演
闫月执导的悬疑题材电影《
敦煌传奇》，饰演酒店老板婷婷；11月参演黄伟执导的都市情感剧《
守望》，饰演彭素雯。
2012年，参演由刘恺执导的都市情感喜剧《失恋33天》，武笑羽在剧中饰演年轻时代张阿姨；同年，参演音乐小说微电影《
黑眼睛》，饰演天娜。
2013年，主演的儿童励志电影《空山鸟语》，饰演支教老师徐晓娅；2月，主演
闫月执导的青春励志电影《
相遇就在寒冷的季节》，饰演小羽，并发布同名歌曲。10月，主演
张瀚文执导的参演的警匪爱情剧《
暗警》，在剧中饰演因男友陷害而染上毒品，后配合警校的弟弟帮助警方破案的赵晓霞。
2015年，主演刘云执导的怀旧题材电视剧《
念念不忘的岁月》，武笑羽在剧中饰演市长千金陈静；9月，主演刘恺执导的都市时尚轻喜剧《
追婚记》，在剧中饰演拜金女付静芝；12月，主演
刘家成执导的都市情感电视剧《
复婚前规则》，武笑羽在剧中饰演一个北京大妞郭悦。
2018年10月16日，参演的大型都市情怀剧《
正阳门下小女人》播出，在剧中饰演徐静理；12月25日，参演古代社会家庭题材剧《
知否知否应是绿肥红瘦》播出，在剧中饰演英国公嫡女张氏。同年武笑羽主演刘家成导演的电视剧《
温暖的土地》，饰演蒋梦莲。
2019年出演惠楷栋指导，黄晓明、谭卓主演的电视剧《
紧急公关》，饰演周雪。
2021年2月1日，参演的重大历史革命题材电视剧《
觉醒年代》播出，在剧中饰演江冬秀。
武笑羽的表演张力很强，细腻不乏激情，在《
念念不忘的岁月》、《
复婚前规则》等影视剧中，由她扮演的人物性格鲜明沉稳大气。武笑羽凭借剧场版《失恋33天》中犀利人妻这一角色给观众留下深刻印象。（腾讯娱乐评）。