1999年，参演现代时装偶像剧《真情告白》，她在剧中饰演小许诺，这是其第一部影视作品，从而进入演艺圈。2005年6月，与韩雪、温峥嵘联袂主演的都市情感剧《错爱一生》首播，郭晓婷在剧中饰演童年时期的顾忆罗。2007年8月，其参演的家庭伦理剧《叫一声妈妈》播出，她在剧中饰演小圆月。

2009年6月28日，郭晓婷与胡歌、杨幂、刘诗诗等共同主演的古装玄幻剧《仙剑奇侠传三》首播，她在剧中饰演可爱且灵气十足的小土豆花楹。2010年7月4日，在年代情感剧《寒夜》中饰演高如烟；8月14日，她与张钧甯、袁弘、刘诗诗等合作主演的女性情感励志剧《天涯织女》播出，剧中郭晓婷饰演黎族少女符雅雅。

2011年9月10日，她与刘诗诗、吴奇隆、袁弘等联袂主演的宫廷剧《步步惊心》在湖南卫视首播，其在剧中饰演性格率真的蒙古郡主苏完瓜尔佳·敏敏。

2013年3月，在历史剧《赵氏孤儿案》中饰演草儿；6月，搭档何润东参与古装剧《江淮依旧》的拍摄，她在剧中饰演女主角唐珠儿。

2015年5月3日，与赵薇、佟大为合作主演的都市家庭轻喜剧《虎妈猫爸》在东方卫视、天津卫视首播，她在剧中饰演略带呆萌喜感的女神经级班主任赵佳；12月31日，郭晓婷与乔振宇、安以轩合作主演年代悬疑侦探剧《昙花梦》，她在剧中扮演集万千宠爱于一身、愿为爱付出一切的痴情女孩霍蜜儿。

2016年5月23日，她与韩东君、古力娜扎共同参演的古装玄幻剧《仙剑云之凡》上星播出，其在剧中饰演医术天下闻名的蜀山七圣之一草谷；5月30日，与郭京飞领衔主演的古装剧《少林问道》首播，她在剧中饰演悠然又随性的官妓李蓁蓁；6月29日，她与杨紫、乔振宇合作出演的都市情感剧《大嫁风尚》播出，其在剧中饰演周西西；10月15日，由其主演的都市情感剧《恋爱方法论》开机拍摄，她在剧中饰演女主角江放歌；随后，郭晓婷在教师题材剧《我们光荣的日子》中饰演教师张映紫；12月11日，其参演的时尚都市爱情剧《放弃我，抓紧我》。

2017年2月3日，其参演的都市情感剧《一树桃花开》播出，她在剧中饰演纯真善良、个性张扬的盛放随后，她与郭碧婷、冯绍峰合作主演的现代偶像剧《那片星空那片海》在湖南卫视青春进行时剧场播出，其在剧中饰演富商家的千金小姐周不言；4月，搭档陈翔拍摄古装穿越网剧《寻秦记》，其在剧中饰演女主角星云。6月，与杨旭文、毛晓彤共同演绎电视剧《画江湖之不良人》，其饰演小师妹陆林轩；10月28日，主演的情景喜剧《疯狂剧团》开机，她在剧中饰演女主角车车。

2019年11月12日，特别出演由许凯、张榕容主演的搞笑热血古装青春剧《从前有座灵剑山》在爱奇艺、腾讯视频全网上线，在剧中饰演外表可爱的九州第一吃货琉璃仙，是顶级佼佼者才能被选中的“真传弟子”，超强战斗力与懵懵懂懂的性格，令她成为灵剑山上众人又爱又怕的“实力团宠”。

2020年1月20日，主演的热血青春励志剧《热血同行》播出。