1981年宋丹丹考入北京人民艺术剧院表演训练班，1983年留任北京人民艺术剧院演员。1984年宋丹丹在话剧《红白喜事》中饰灵芝，荣获文化部观摩演出一等奖及北京市政府表彰优秀演员奖。1985年在电视剧《寻找回来的世界》饰宋小丽，荣获第六届中国电视飞天奖最佳女配角奖。1986年主演的电影《月牙儿》荣获第41届萨莱诺Salerno国际电影节意大利银质奖。

1989年首次登上中央电视台春节联欢晚会的舞台，演出小品《懒汉相亲》饰演魏淑芬；1990年中央电视台元旦晚会小品《超生游击队》，从此开始了她的小品生涯。

1991年萧伯纳戏剧作品《芭巴拉少校》首次搬上中国舞台，宋丹丹饰芭巴拉少校。1993年宋丹丹在话剧《回归》中饰罗扎，一位芭蕾舞演员出身的外国老妪，获得第九届中国戏剧奖梅花奖。

1994年她和当时丈夫英达拍摄了我国第一部大型室内情景喜剧《我爱我家》，而两人的婚姻随后破灭。

2004年宋丹丹演出话剧《万家灯火》中饰何老太，荣获第五届中国话剧奖金狮奖。5月1日，情景喜剧《家有儿女》宣布开机，宋丹丹自《我爱我家》之后再度出演情景喜剧，在剧中饰演一个母亲的角色，这部300集的情景剧，每集25分钟，描写了青少年成长期的共同烦恼，是我国制作的第一部儿童题材的情景喜剧，2005年4月在全国各地电视台陆续播出，在收视率上以学生及家长为主的收视群高达66.54%，《家有儿女》也在美国试水，有美国的电视台还向制片方询问英文版的改编权。12月，宋丹丹主演的话剧《茶馆》，第一次登上美洲大陆。

2008年主演了电视剧《马文的战争》，并获得日本东京国际电视剧节特别奖。宋丹丹本人也凭该剧在2009年6月夺得第15届上海电视节白玉兰奖最佳女主角。2009年在电视剧《相伴》中演绎一位烈士母亲贺帼玉的一生。10月，北京人艺献礼国庆六十周年话剧《窝头会馆》，宋丹丹身兼演员和导演两职。

2010年7月，电视剧《家的N次方》开机，宋丹丹出演女一号文楠，与导演赵宝刚扮演一对离异夫妻。

2012年3月电视剧《李春天的春天》中宋丹丹出演女一号大龄女青年李春天，宋丹丹自称此剧是她最后一次出演比自己真实年龄小的角色。5月，随着《金太狼的幸福生活》的播出，宋丹丹饰演的妈妈王淑华，金句不断，被网友趣评为“舌尖上的母亲”。2013年2月1日全国政协第十一届全国委员会二十次会议上通过宋丹丹为第十二届全国委员会委员。6月，宋丹丹凭借《金太狼的幸福生活》再度荣获第19届上海电视节白玉兰奖最佳女主角。9月，在家庭轻喜剧《老米家的婚事》中，宋丹丹饰演一位慈爱的母亲米婶。

2014年8月9日，宋丹丹主演的电视剧《幸福请你等等我》举行首映发布会，该剧将于8月21日开播，剧中，宋丹丹饰演一个离异后勇敢追求幸福的中年女性，脱胎换骨成为“白富美”，郭达在剧中饰演狂追宋丹丹的海归。8月16日下午，宋丹丹也携儿子友情助阵中国首个航空小镇落户京北的启动仪式。

2016年12月，家庭轻喜剧《我的岳父会武术》在北京卫视开播，宋丹丹在剧中饰演护子心切的派出所退休所长马玉茹。

2017年12月10日，宋丹丹主演的电视剧《亲爱的她们》在湖南卫视开播。

2018年2月28日，宋丹丹主演的《美好生活》在东方卫视、北京卫视开播。

2019年9月24日，由李少飞执导的电视剧《我待生活如初恋》官宣，宋丹丹在剧中饰演丹丹。

2020年1月24日，宋丹丹与张国立、林永健、莫文蔚、罗志祥、龙紫岚等在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上表演开场歌舞《春潮颂》。这也是她最后一次登上春晚舞台。