2012年，大学二年级的袁冰妍便出演了电视剧版《叶问》，她在剧中饰演了八卦掌掌门人的孙女秋剑云，而首次拍摄打戏的她则坚持不用替身，亲自完成动作；11月，袁冰妍还参演了现代都市喜剧《爱情公寓4》。
2013年，袁冰妍出演了近代革命剧《冷枪手》，并在剧中饰演了总理千金蒋玉珊；8月，出演都市情感剧《向幸福出发》；同年，她还出演了人物传奇剧《末代皇帝传奇》，其在剧中饰演的谭玉龄，聪明能干、温顺贤惠，也是溥仪一生最爱的妃子；此外，袁冰妍还参演了清装宫廷剧《钱塘传奇》。
2014年，袁冰妍出演了现代都市情感剧《幸福的季节》；3月，参演的古装传奇剧《隋唐英雄4》播出；7月18日，其领衔主演的都市偶像剧《白衣校花与大长腿》开播，她在剧中饰演的是白衣飘飘，充满神秘气息的美丽校花阮清恬；而袁冰妍出演的古装神话剧《布袋和尚新传》也于同年播出。
2015年1月，袁冰妍主演的《白衣校花与大长腿2》播出；随后，她还出演了系列都市职场剧《杜拉拉升职记》的最终章《我是杜拉拉》；6月，出演民国传奇剧《太极宗师之太极门》，在剧中则饰演了乖巧可人，温柔甜美的大家闺秀陈如雨；同年，她还与刘恺威、杨蓉等人合作主演了古龙武侠剧《飞刀又见飞刀》，并在剧中饰演软萌小师妹水无伤，虽然命运多舛，却有着一颗侠义热心肠；9月，其出演的古装仙侠剧《蜀山战纪之剑侠传奇》播出；11月，与张艺兴、陈伟霆、赵丽颖等人共同出演民国探险剧《老九门》，她在剧中饰演的则是二月红的妻子，温婉美丽、善良娴淑却红颜薄命的丫头；此外，袁冰妍还出演了个人的电影处女作《不速之客》。
2016年2月，袁冰妍与刘诗诗、霍建华、黄轩等人共同出演的古装宫廷励志剧《女医·明妃传》播出；同年，她还主演了古装传奇剧《回到明朝当王爷之杨凌传》；其在剧中饰演的韩幼娘，善良淳朴，胸襟过人，既有小女孩的一面，同时也是男主角杨凌的贤内助。
2017年，袁冰妍领衔主演了热血青春励志剧《少年盾》 ，其在剧中饰演的是性格倔强、外柔内刚，且品学兼优的小公主沈晓彤；3月，主演电影《回到明朝当王爷之杨凌传番外篇》开机。
2018年，袁冰妍主演的了漫武侠传奇剧《听雪楼》，在剧中饰演了倔强冷傲，人中之凤的女主角舒靖容 ；5月，特邀出演的古装玄幻剧《玄门大师》播出；而其主演的另一部古装玄幻剧《将夜》也于同年播出，她在剧中饰演的“天下三痴”之“书痴”莫山山，温婉静娴且冰雪聪明，玲珑剔透又细腻豁达，是世间年纪最轻的神符师，而袁冰妍对角色的演绎则赢得了包括原著粉丝在内，众多观众的肯定与喜爱。
2019年，袁冰妍继续与众多艺人联袂主演古装玄幻剧《将夜2》，她在剧中则依然饰演“天下三痴”之“书痴”莫山山 。
2020年8月6日，袁冰妍与成毅搭档主演的古装仙侠剧《琉璃》播出，其在剧中饰演的“琉璃美人”褚璇玑，本是拥有真性情，所向无敌的罗喉计都，却遭人所害，成为了清丽孤傲，威震三界的战神将军，继而经历了十生十世的千年劫数 ；同年，她还特别出演了现代缉毒剧《雷霆令》，并在剧中饰演英姿飒爽的女警葛丹；10月31日，袁冰妍还在湖南卫视天猫双11开幕直播盛典上与王鸥、周洁琼共同表演了猫系舞台三部曲《猫咪森林》《躲猫猫》《波斯猫》。
2021年2月，袁冰妍主演了中国共产党成立百年献礼剧《理想照耀中国》之《希望的方舟》，而该剧则于同年在湖南卫视播出；2月26日，她还在湖南卫视元宵喜乐会上与徐艺洋、白鹿一同表演了古风歌舞节目《元夕佳人》；同年，与刘学义搭档主演古装仙侠爱情剧《落花时节又逢君》，并在剧中饰演经历三世轮回的茶花小妖红凝；7月21日，主演的青春励志偶像剧《青春向前冲》开播，袁冰妍则饰演了乐天派又热心肠的女主角唐可儿。
2022年4月16日，袁冰妍与郑业成搭档主演的古装爱情剧《祝卿好》播出，她在剧中饰演表面刁蛮娇憨又霸道，实则善良坚韧且痴情的长乐郡主刘泠。