2005年，出演个人首部电视剧《心戒》而进入演艺圈，饰演了一名戒毒医生何茹。同年，参演电视剧《出路》 。2008年12月，主演侦探悬疑剧《刻不容缓》。2009年2月，主演爱情偶像剧《温柔的背后》，在其中一个故事里饰演售楼MM卓然。2010年，与吴奇隆主演系列电影《镖行天下前传》，她在片中饰演了武功高强的谷平安。

2011年，与谢霆锋搭档主演励志电视剧《下一个奇迹》，并在剧中饰演了一位温柔善良但又有些懦弱的女孩佳嬿。4月，友情出演了郭方宏执导的温柔三部曲之《温柔的谎言》播出。2012年3月，与黄晓明、林心如、罗嘉良共同参演历史剧《精忠岳飞》，她在剧中饰演了表面柔弱但内心强大的卧底女刺客赵小满。2013年4月，与何晟铭主演的战争题材电视剧《桐柏英雄》登陆央视电视剧频道黄金剧场，并在剧中饰演了敢爱敢恨，疾恶如仇的何翠姑，该剧是王鸥首次出演战争戏。同年，参演了都市现代轻喜剧《我的冤家住对门》。

2015年1月7日，主演了古装剧《皇甫谧传奇》，她在剧中饰演了漂亮懂事，武功高强的香菱。8日，在年代剧《花火花红》中饰演了刻薄刁钻、娇生惯养、伶牙俐齿的田家大小姐田明媚。30日，主演的都市爱情剧《月供》在江西卫视、广东卫视播出，剧中王鸥饰演了一个精明能干但也金钱至上的女孩利娜。9月19日，与胡歌、刘涛共同主演的古装权谋剧《琅琊榜》登陆东方卫视、北京卫视，并在剧中饰演了智慧超群的谋士秦般若。25日，与胡歌、靳东共同主演了谍战剧《伪装者》，她在剧中饰演了美艳动人的汪曼春。10月，参演了古装悬疑推理剧《神探狄仁杰之情花金人案》。12月18日，出演湖南卫视真人秀节目《全员加速中》剧情人物。

2016年1月1日，王鸥凭借电视剧《琅琊榜》里的精彩表现获得安徽卫视国剧盛典“最受欢迎女配角”提名。25日，参演了王学圻首次执导的动作片《以父之名》 。2月，主演了古装网络剧《欢喜密探》，她在剧中饰演了聪明伶俐，重情重义的女侠袁玉娥。3月，参加湖南卫视芒果TV综艺节目《明星大侦探》，与何炅、撒贝宁、吴映洁组成固定嘉宾。30日，出演了近代革命剧《锻刀》，并在剧中饰演了刚毅，聪慧的江美兰。7月8日，主演的都市冒险喜剧片《发条城市》上映。9月，主演了古装仙侠剧《莽荒纪》，她在剧中饰演了外冷内热，沉着稳重的火虹仙子余薇。

2017年2月17日，主演的都市生活剧《周末父母》在湖南卫视播出，并在剧中饰演了PARA时尚公司高管赵佳妮。3月，主演了都市剧《总有蝴蝶过沧海》。5月，主演了根据天下归元小说《凰权》改编的古装剧《天盛长歌》，在剧中饰演了个性鲜明，敢爱敢恨又忠勇大气的女将华琼。

2018年3月2日，参加2018年中央电视台元宵晚会，与霍思燕、常远、董力、王雅洁、黄训国、魏允熙、优我女团反串表演《卖汤圆》；同年，主演现代都市情感电视剧《推手》，剧中饰演女主陈一凡。

2019年6月，领衔主演谍战剧《惊蛰》；7月16日，与刘昊然、宋祖儿等合作主演的古代传奇剧《九州缥缈录》播出，饰演神秘的“魅”族女子苏瞬卿；9月6日，王鸥友情出演的都市律政题材电视剧《精英律师》杀青。