2002年，十八岁的她因参加在台北西门町举办的美少女选秀而出道。此后，凭借担任《BEAUTY》、《RAY》等时尚杂志的平面模特在台湾崭露头角。与此同时，她还出任了众多华语歌手音乐录影带的女主角。
2005年，郭碧婷完成了个人的首部电视剧作品《金色年华》。
2007年，郭碧婷出演了个人的大银幕处女作《沉睡的青春》。
2008年，她因接拍《益达口香糖》广告而被称为“益达女孩”。
2010年，其主演的台湾首部宠物愈疗电影《街角的小王子》上映。
2011年，郭碧婷开始将工作重心转向内地。随后，她与众多艺人联袂主演的《小时代》系列电影票房突破18亿人民币，其个人也因此受到广泛关注。
2014年，郭碧婷还主演了电影版《咱们结婚吧》。
2015年，郭碧婷主演的都市剧《神犬小七》获得全国暑期黄金档电视剧收视冠军。
2016年，郭碧婷的第一部作品是与郑恺搭档主演的清装人物传奇剧《国士无双黄飞鸿》，同年4月，郭碧婷与冯绍峰搭档主演了都市玄幻爱情剧《那片星空那片海》，同年11月，郭碧婷开始继续主演《那片星空那片海第二季》。