Những siêu mẫu như Thanh Hằng, Bình Minh, Anh Thư, Ngọc Diệp, Bằng Lăng…đang từng ngày được khán giả công nhận như những diễn viên chuyên nghiệp. Trong số các chân dài tham gia đóng phim, Thanh Hằng ghi dấu ấn trong showbiz Việt không chỉ bởi những bước chân chuyên nghiệp trên sàn catwalk, mà khi lấn sân sang điện ảnh, qua những vai diễn ấn tượng, Thanh Hằng dần được công nhận như một diễn viên thực thụ.
Thanh Hằng chạm ngõ điện ảnh lần đầu tiên qua vai Ngọc Mai trong phim Những cô gái chân dài của đạo diễn Vũ Ngọc Đãng. Phát hành cùng năm 2004 với Gái nhảy của Lê Hoàng, Những cô gái chân dài là một trong những bộ phim thương mại đầu tiên sau giai đoạn khủng hoảng thập niên 90 của điện ảnh Việt Nam. Bộ phim của đạo diễn Vũ Ngọc Đãng khai thác thế giới người mẫu với nhiều ánh hào quang cũng như những mặt tối. Đây có thể coi như bộ phim điện ảnh đầu tiên đưa tên tuổi Thanh Hằng đến với công chúng dù vai diễn của cô trong phim thực sự rất nhỏ.
Sau sự xuất hiện ít ỏi trong Những cô gái chân dài, đạo diễn Vũ Ngọc Đãng đã dành cho Thanh Hằng một vai diễn dài hơi hơn trong bộ phim truyền hình gây sốt một thời - Tuyết nhiệt đới. Trong phim, Thanh Hằng vào vai nữ thi sĩ trẻ tuổi tên Lam - người cùng với nhân vật của Anh Thư và Lương Mạnh Hải tạo nên câu chuyện tình tay ba nhiều rắc rối. Tuy vai diễn của Thanh Hằng lần này cũng không được đánh giá cao nhưng nó vẫn đáng được khán giả ghi nhớ vì đây cũng là vai diễn dài hơi đầu tiên trên màn ảnh nhỏ của cô.
Sau Vũ Ngọc Đãng, “chân dài 1m12” tiếp tục có duyên nợ với một đạo diễn tài ba khác là Nguyễn Quang Dũng. Cô được Nguyễn Quang Dũng tin tưởng giao cho vai nữ chính An, sánh đôi với tài tử Johnny Trí Nguyễn trong bộ phim Nụ hôn thần chết. Đây cũng là một trong số những vai diễn ấn tượng nhất của Thanh Hằng trên màn ảnh rộng
Vai diễn tiếp theo của nàng siêu mẫu này là vai bác sĩ Hạnh trong phim Gia tài bác sĩ (2008). Đây là một vai diễn đáng nhớ của Thanh Hằng vì nó mang đến cho khán giả một hình ảnh Thanh Hằng rất khác. Không còn là một người mẫu bước trên sàn catwalk với những bộ cánh sang trọng, cũng không còn là một cô nàng gợi cảm với đôi chân dài 1m12 nữa, Thanh Hằng trở thành một nữ bác sĩ chủ yếu xuất hiện trong chiếc áo blouse trắng giản dị.
Trong lần tái ngộ thứ hai với đạo diễn Nguyễn Quang Dũng, siêu mẫu vào vai cô chủ resort Thanh Lam trong bộ phim ca nhạc Những nụ hôn rực rỡ (2010). Đây là một vai diễn khá thú vị: một cô chủ resort xinh đẹp nhưng cũng rất đỏng đảnh, kiêu kỳ. Để cứu lấy khu resort đứng trên bờ vực phá sản, cô chủ Thanh Lam đã lên kế hoạch tổ chức liveshow ca nhạc hoành tráng ngay tại đây, đồng thời âm mưu cưa cẩm Minh Anh - chàng ca sĩ điển trai nổi tiếng. Tuy nhiên anh chàng lại phải lòng cô phục vụ phòng của Thanh Lam (Minh Hằng đóng).
Có lẽ với những bộ phim về thế giới người mẫu, Thanh Hằng luôn là lựa chọn hàng đầu của các đạo diễn. Phiên bản Việt hóa bộ phim Người mẫu của Hàn Quốc năm 2011 là một ví dụ điển hình. Trong phim, Thanh Hằng vào vai Bình Khôi - một nhà thiết kế kiêm người mẫu tài năng.
Đầu năm 2013, Thanh Hằng tiếp tục tái ngộ đạo diễn Nguyễn Quang Dũng trong bom tấn Mỹ nhân kế, vai diễn lần này là một vai diễn khác biệt nhất của cô từ trước đến giờ. ù bộ phim có nhận được những khen chê trái chiều từ phía dư luận, thì không ai có thể phủ nhận được những nỗ lực của Thanh Hằng trong việc thể hiện nhân vật Kiều thị. Từ cách tạo hình, cử chỉ, nét mặt, lời nói, Thanh Hằng thực sự đã tạo nên ấn tượng tốt đẹp trong lòng công chúng. Không ngoa khi nói rằng, vai Kiều thị là vai diễn ấn tượng nhất trong Mỹ nhân kế.