霍思燕在电影方面有着不错的表现：《精武陈真》、《龙凤店》、《饮食男女2012》、《二次曝光》、《午夜火车》等多部电影演技都受到肯定（聚男小编娱乐评价）；此外，霍思燕凭借《我要成名》入围香港金像奖和金紫荆奖，凭借《迷城》和《梦游3D》先后入围第十三届上海国际电影节和第二十四届东京国际电影节最佳女主角奖等多项大奖，这也是对霍思燕演技的一种认可。（聚男小编娱乐评价）此外，霍思燕首次主演的电影《我要成名》于2006年9月1日上映，该片由香港导演刘国昌执导，汇聚了尔东升、陈果、梁家辉、刘青云等演员，霍思燕饰演女一号吴晓菲，霍思燕凭借该片入围第二十六届中国香港金像奖最佳新人奖和中国香港电影金紫荆奖最佳新人奖，并获得中国电影导演协会最佳新人银奖。2012年霍思燕与范冰冰、冯绍峰主演的电影《二次曝光》上映，票房过亿，这是霍思燕首部过亿票房。

与归亚蕾、杨洋、蓝正龙、张孝全等主演的经典翻拍电影《饮食男女2012》9月23日，北京首映，霍思燕饰演女一号瓦儿。2015年4月21日出演电影《罗曼蒂克消亡史》；5月9凭借《草帽警察》获得第二届中美国际电视节最佳女主角奖。2010年6月12日，第十三届上海国际电影节正式举行，在开幕红毯上，霍思燕身穿Chanel和Balmain两件礼服走了两次红毯；晚上，霍思燕先随电影《迷城》剧组身着Chanel的2010春夏高级成衣系列黑白薄纱长礼服亮相，而后又随电影《龙凤店》剧组第二次踏上红毯，这次霍思燕是穿着Balmain的黑色深V镶钻礼服，中分高开衩，搭配钻饰腰带以及黑色罗马厚底靴。

9月27日，霍思燕作为《精武风云》主演之一和剧组在温州举办慈善晚宴，共拍得善款63.8万元，并全部捐赠给中国少年儿童基金会，用于建立“安康图书馆”工程。2011年10月22日，凭借《梦游3D》入围最佳女主角的霍思燕出席24届东京国际电影节并走绿地毯。2012年2月3号，霍思燕作为女主角代表《饮食男女2》出席62届柏林电影节，走红毯时霍思燕穿着裸色的小公主短裙，拎着Lady Dior晚装包。