霍思燕出生于北京市海淀区的一个知识分子家庭，从小一直和爷爷奶奶生活在一起。
1997年在一个艺术节上，一位导演发现了霍思燕，几天后，便通知霍思燕去参加“水晶之恋”的广告面试，结果霍思燕被选中拍摄了《泰坦尼克》电影随片广告。
1998年拍第一部戏《贫嘴张大民的幸福生活》而被观众认识。2003年主演《少年天子》中乌云珠一角而走红；2005年因主演古装神话剧《聊斋》和《欢天喜地七仙女》而获得广泛关注；
2008年出演民国剧《最后的格格》；2009年主演的民国剧《玫瑰江湖》和情感剧《孽缘》以及2010年主演的偶像剧《爱要有你才完美》和神话剧《天师钟馗》均获得同时段收视冠军。
2006年霍思燕出演首部电影《我要成名》，凭借该片入围第二十六届中国香港金像奖最佳新人奖和中国香港电影金紫荆奖最佳新人奖，并获得中国电影导演协会最佳新人银奖；
2010年凭借《迷城》入围上海国际电影节最佳女主角奖；2011年凭借电影《梦游3D》入围东京国际电影节最佳女主角奖。
2013年与演员杜江结婚并于9月19日生下一子，同年12月复出拍摄的爱情喜剧《爱情面前谁怕谁》播出。2014年11月主演生活剧《再见，老婆大人》。
2015年2月12日霍思燕主演的电视剧《草帽警察》在中央电视台电视剧频道首播；4月份参加综艺节目《跑男》；5月9日获得第二届中美国际电视节最佳女主角奖。2016年出演情感剧《北京遇见西雅图》。
至于霍思燕与马书良的关系，可能两人也只是在剧中有什么合作吧。
