2005年，甘婷婷参演了个人首部电视剧《朱元璋》，饰演玉儿正式出道。2006年，主演了中越合拍片《河内，河内》，她在片中分饰了苏苏和无香两角，并凭借该片荣获2007年度越南金风筝国际电影节“最佳女演员奖”；参演了电视剧《爱情魔方》。

2007年5月，甘婷婷签约海润旗下润星堂经纪公司。同年主演了刑侦剧《夜奔》，她在剧中饰演了妩媚性感的夏天池。2008年2月，主演了悬疑剧《侦探成旭之龙城岁月》；同年4月，主演了都市爱情剧《不能没有她》；同年5月，主演了悬疑动作剧《江湖兄弟》，并在剧中饰演了曼妙歌女萧雨玲；同年7月，参演了纪实系列剧《震撼世界的七日》；同年11月，与马伊琍联合主演了情感剧《锁春记》，她在剧中饰演了电视节目主持人叶丛碧。

2008年主演反特电视剧《落地，请开手机》于北京卫视黄金档播出，饰演叶惠美，开播首日即突破卫视全年收视新高，而后更是几度破7。

2009年6月，参演了历史剧《新四军女兵》，并在剧中饰演了年轻漂亮的千金小姐向瑞华；7月，参演了古装剧《水浒传》；11月，与严屹宽搭档主演了悬疑剧《生死迷局》，她在剧中饰演了间谍桑妮；同年主演了杨金山执导的剧情片《寒风镇》。

2010年1月，参演了年代夺宝题材剧《锣鼓巷》，并在剧中饰演了外形清纯的大学生姚碧竹；同年6月，主演了战争传奇剧《生死正名》，她在剧中饰演了清纯美丽女知青辛莉莉；同年10月，参演了军事题材剧《冰是睡着的水》；5日，主演了革命历史剧《高粱红了》，并在剧中饰演了美丽女战士李秋英；同年10月，主演了战争传奇剧《新亮剑》，她在剧中饰演了清纯女护士田雨。同年11月，主演了谍战剧《螳螂》，并在剧中饰演了英姿飒爽身手了得的军统女特工陈丽红。

2011年7月，参演了郭珍霓主演的古代破案剧《施公案》，她在剧中饰演了温柔可人的小女人沈莫愁；11月13日，与蒋梦婕、何晟铭合作主演的悬疑剧《被遗弃的秘密》在湖南卫视芒果周播剧场播出，并在剧中饰演了贞洁烈女周玉琴。

2012年2月9日，与郑嘉颖搭档主演的古装宫廷悬疑剧《深宫谍影》在湖南卫视金鹰独播剧场播出，她在剧中分饰了柳涵香和以丹格格两角，收视率一路看涨，最终以收视率2.12强势收官 ；同年5月，主演了都市时尚情感剧《恋爱相对论》，并在剧中饰演了看似坚强的狮子座女王，其实内心脆弱的郝丽人；7月30日，参演的神话剧《钟馗传说》中《天使也有恨》单元在湖南卫视金鹰独播剧场播出，她在剧中饰演了高贵冷艳的冰雪女神敖西；同年8月，由其参演的谍战片《听风者》上映；同年9月，主演了历史剧《向着胜利前进》，并在剧中饰演了女军医王爱；同年10月28日，甘婷婷与吴奇隆搭档主演的红色历史剧《向着炮火前进》上星播出。

2013年1月14日，参演了古装历史剧《隋唐演义》，她在剧中饰演了武艺超群敢爱敢恨的女中豪杰东方玉梅。4月，由其参演的警匪片《毒战》上映；同年12月，主演了生活情景剧《幸福媳妇成长记》，并在剧中饰演了婚姻“女焊工”叶筱羽。

2014年2月，与刘筱筱联合主演了历史剧《十月围城》，她在剧中饰演了热血女青年方红。同年4月，主演了抗战剧《二十四道拐》；9月7日，参演李慧珠执导的古装喜剧《美人制造》在湖南卫视青春星期天播出。同年创立甘婷婷（上海）影视传媒工作室。

2015年3月，主演了谍战剧《潜伏在黎明之前》，并在剧中饰演了飒爽英姿的女间谍吕燕婷；7月9日，与乔振宇搭档主演古装剧《华胥引之绝爱之城》首播，她在剧中饰演了雍容无双、风华绝代的慕容安；27日，主演了都市励志偶像剧《明星兄弟》，并在剧中饰演了年轻貌美且努力上进的明星叶俪；同年11月，与张檬联合主演了古装剧《开封府》，她在剧中饰演了“宋朝第一太后”刘娥。

2016年2月，主演的古装武侠剧《新萧十一郎》首播，并在剧中饰演了武林第一美女沈碧君，播出过程中该剧2月23日csm35城收视率1.193%/2.907%排名第一，首度登顶热播电视剧排行榜榜首；同年5月，主演了古装剧《重耳传奇》，她在剧中饰演了忠贞不渝的狄国公主季隗。28日，参演了潘文杰、金沙、余蒨执导的古装玄幻剧《轩辕剑之汉之云》，并在剧中饰演了心有大爱的巫山女神。

2017年1月2日，甘婷婷主演的古代宫廷剧《孤芳不自赏》在湖南卫视金鹰独播剧场播出，她在剧中饰演了敢爱却不敢恨的耀天公主，该剧在播出后则以CSM52城、全国网双网破一的成绩取得了全国同时段电视剧收视冠军。而其在乐视视频的独家网络点击量更超过了140亿次。同年5月，与盛一伦合作主演了民国年代剧《十里洋场拾年花》，在剧中饰演的角色许莱依人物原型为影星徐来。9月，出演了伊峥执导的青春热血武侠剧《画江湖之不良人》，她在剧中饰演了女帝与岐王两个双重角色，一面狠辣决绝一面霸气厚重。

2018年2月，甘婷婷主演大型古装传奇历史剧《少帝康熙》，饰演钮祜禄·东珠。2018年5月8日，甘婷婷主演的揭秘“两弹一星”军事传奇的院线电影《绝密工程》开机，甘婷婷挑战自我出演戈壁滩中的“女科学家”刘小溪。同年7月，甘婷婷主演的黑色幽默题材院线电影《石破添惊》在云南腾冲开机，甘婷婷饰演女警“霸王花”王涛。16日，主演的古装剧《开封府》在央视八套播出。同年10月，甘婷婷主演清廷大戏《语星如愿之步步杀机》。同年12月，主演“反腐打黑”题材院线电影《危险记忆》饰演拥有四面人格的女主吴妍。

2019年9月27日，与于晓光合作电视剧《爱拼会赢》开机，甘婷婷饰演叶大莲。