1. Phim "Tấm hộ chiếu vào đời"
Trước khi đoạt giải Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam 2008, người đẹp Thùy Lâm đã thử sức mình với vai bác sĩ trẻ Khánh Phương trong bộ phim truyền hình dài tập "Tấm hộ chiếu vào đời" của đạo diễn Trương Dũng.
Tấm hộ chiếu vào đời kể về những người trẻ thể hiện bản lĩnh trong cuộc sống, sự nghiệp và tình yêu. Bộ phim kể về bác sĩ trẻ 25 tuổi vừa tốt nghiệp thủ khoa ra trường bắt đầu về làm việc ở bệnh viện nơi ba cô làm Giám đốc. Những niềm vui trong công việc luôn giúp Khánh Phương yêu cuộc sống... Rồi cô gặp lại chàng trai mà ngày xưa ba mình từng bỏ mặc không cứu chữa khi anh bị bệnh, cô chuộc tội bằng cách luôn tìm cách giúp đỡ chàng trai - giờ đã là một gã giang hồ. Tình yêu giữa họ dần nảy sinh, trong khi đó một chàng bác sĩ trẻ khác cũng thầm yêu Khánh Phương...
Tuy tình cờ "bén duyên" với điện ảnh nhưng Thùy Lâm đã chứng tỏ được khả năng diễn xuất của mình với vai nữ chính nặng ký này. Bộ phim truyền hình được Thùy Lâm thể hiện khá tốt khi mới tròn 18 tuổi. Điều đặc biệt, người đẹp đã phải sắp xếp lịch học dày đặc của mình một cách suôn sẻ để có thể đi đóng phim. Đây cũng được coi là bộ phim đầu tay nhưng mang lại nhiều dấu ấn tốt đẹp về người đẹp Thùy Lâm.
2. Phim "Ghen"
Bộ phim thứ 2 của hoa hậu Thùy Lâm là "Ghen" của đạo diễn Đặng Lưu Việt Bảo. Sau thành công của phim "Tấm hộ chiếu vào đời", người đẹp Thùy Lâm tiếp tục thử sức mình với bộ phim dài tập mới "Ghen". Cũng giống như bộ phim đầu tay, "Ghen" được nhiều người khen và đón nhận bởi vai diễn gần gũi với cuộc sống đời thường.
Ghen được xem là một trong những phim có dàn diễn viên khá hùng hậu, bởi ngoài nhóm tư vấn viên xuất hiện đều đặn ở mỗi phần của Ghen lại là một dàn nhân vật mới, qua sự thể hiện của các diễn viên, ca sĩ, người mẫu Thùy Lâm, Thanh Hoài, Lý Nhã Kỳ, Khánh Trình, Vân Anh, Ngân Khánh, Hứa Vỹ Văn...
Trong phim "Ghen", Thùy Lâm vào vai một người phụ nữ có gia đình, yêu người lớn tuổi và có diễn biến tâm ý rất phức tạp. Tuy chưa trải nghiệm thực tế cuộc sống nhiều nhưng Thùy Lâm đã hoàn thành tốt vai diễn của mình.
3. Phim "Kiều nữ và đại gia"
Trong 'sự nghiệp' điện ảnh của mình, Thùy Lâm rất có duyên với những bộ phim truyền hình dài tập. Bộ phim để lại nhiều ấn tượng nhất đối với khán giả của Thùy Lâm là vai Quỳnh Hoa trong bộ phim truyền hình dài 30 tập "Kiều nữ và đại gia" của đạo diễn Võ Nguyễn Minh Ngọc.
Với vẻ ngoài khá chuẩn của một người mẫu, Thùy Lâm đã hoàn thành tốt vai diễn chuyên đi lừa các đại gia dư tiền, mê 'của lạ'. Phim kể về cuộc săn đại gia chuyên nghiệp của các cô gái trẻ, đẹp. Tuy hoàn cảnh xuất thân khác nhau nhưng họ có chung một đặc điểm là nhận thức được nhan sắc và sự trẻ trung của mình, đặc biệt là thích được nâng niu, chiều chuộng. Đó là hai chị em họ Quỳnh Hoa (Thùy Lâm đóng), Phương Hồng (Ngọc Lan đóng) vốn là những thôn nữ hiền lành, hay cô diễn viên Diễm Kiều (Lý Nhã Kỳ đóng) với công việc hằng ngày là "lừa tình kiếm tiền" chứ không chăm lo phát triển khả năng diễn xuất...
Bộ phim mang tính thời sự này đã nhận được sự ủng hộ và khen ngợi của giới nghệ sỹ cũng như khán giả xem truyền hình. Vai diễn Quỳnh Hoa do Thùy Lâm đảm nhiệm đã đánh dấu bước trưởng thành vượt bậc của người đẹp về khả năng diễn xuất. Ở Quỳnh Hoa, người xem không chỉ thấy đó là một cô gái ăn chơi mà thấp thoáng sự ngây thơ, hồn nhiên của cô gái trẻ.
4. Phim "Tây Sơn Hào Kiệt" Nhận được nhiều khán giả yêu mến sau khi trở thành Hoa hậu Hoàn vũ Việt Nam, Thùy Lâm ngày càng tỏa sáng không chỉ trong lĩnh vực ca nhạc. Năm 2010, Thùy Lâm tiếp tục nhận được sự quan tâm của dư luận khi nhận lời đóng vai công chúa Ngọc Hân trong bộ phim nhựa 'Tây Sơn hào kiệt' của đạo diễn Lý Huỳnh.
Trong phim, người cùng đóng cặp với Thùy Lâm là nam diễn viên nổi tiếng Lý Hùng, anh vào vai Quang Trung hoàng đế. Mặc dù Thùy Lâm chỉ là người được lựa chọn sau khi ngôi sao màn bạc một thời Diễm Hương từ chối, song cô đã tạo được niềm tin nơi khán giả rằng đây sẽ là vai diễn để đời của cô.
Để chuẩn bị cho vai diễn, Hoa hậu cho biết cô đã chuẩn bị rất kỹ. Hàng ngày, cô đọc rất nhiều tài liệu lịch sử cũng như xem các bộ phim cổ trang của Trung Quốc để học hỏi thêm về cách diễn xuất. Ngoài ra, cô còn chăm chút cho từng phụ kiện đi kèm với từng bộ trang phục, nhằm đem đến cho khán giả những hình ảnh đẹp nhất.
Hoa hậu Thùy Lâm chia sẻ cảm xúc của cô khi tham gia vai diễn trong phim Tây Sơn hào kiệt: “Lâm rất thích vai diễn này, Ngọc Hân công chúa là mẫu hình tiêu biểu của phụ nữ Việt Nam: dịu dàng, duyên dáng, thủy chung và rất kiên trung. Lâm rất hy vọng đây sẽ là một vai diễn hay của Lâm và sẽ làm mọi người hài lòng".