万美汐于1998年参演了首部情感励志电影《不能没有你》正式出道进入影视圈。
2005年,自北京电影学院表演戏毕业之后的万美汐接拍了第一部电视剧《大唐芙蓉园》,之后参演了刘涛主演的都市情感剧《下一站是幸福》。
2006年,参演古装历史剧《越王勾践》,在剧中饰演“卫姬”;同年参演电视剧《永远的铭记》、《红罂粟2》。
2007年,万美汐主演缉毒剧《生死英雄》;同年参演郭德纲自编自导自演的电视剧《窦天宝传奇》;参演生活剧《秋去秋来》。
2008年,参演谍战剧《剑谍》,剧中一改形象饰演身手不错的女特工向非艳。
2010年,参演年代动作悬疑剧《黑色名单》、古装剧《天地姻缘七仙女》、历史宫廷悬疑魔幻剧《唐宫美人天下》、清宫斗争剧《甄嬛传》;在《甄嬛传》中凭借“欣贵人”一角,为观众所熟知。
2011年,万美汐搭档郭涛、温兆伦主演抗战传奇剧《节振国传奇》;同年参演《乱世佳人》、《南少林荡倭英豪》。
2012年,参演刑侦爱情剧《天亮请睁眼》、谍战剧《代号九耳犬》;凭借《代号九耳犬》中的精彩演出在2014年广西地区观众票选中,一举斩获“最受观众欢迎女主角”奖。
2013年,万美汐参演佟丽娅、文梦洋主演的爱情轻喜剧《大都市小爱情》;同年主演情感剧《妻子不设防》。
2014年,在电视剧《赵尚志》中饰演“江凤凰”一角。