2003年2月1日，与李亚鹏、周迅、周杰等共同主演的古装武侠剧《射雕英雄传》播出，蒋勤勤在剧中饰演身世不幸却个性坚强的“穆念慈”；2003年，由黄奕、古巨基、周杰等主演的古装爱情剧《还珠格格第三部：天上人间》播出，蒋勤勤在剧中客串出演江南名妓“夏盈盈”。

2004年3月，与黄少祺、高曙光、千叶真一等领衔主演的古装武侠剧《风云争霸》播出，蒋勤勤出演古灵精怪、擅长八卦术数的“北堂馨儿”；4月12日，与李亚鹏、黄奕、王亚楠等联袂出演的传奇爱情剧《末代皇妃》开播，蒋勤勤饰演个性温柔但又执着的女性“文绣”。2005年6月10日，与郑昊、潘耀武等联合出演的剧情片《姐姐词典》上映，蒋勤勤饰演历经情感波折的“牛红梅”，凭借该角色获得了第10届中国电影表演艺术学会奖“金凤凰奖”；8月11日，搭档张静初主演的恐怖电影《七夜》上映。

2006年2月13日，与陈建斌、马伊琍领衔主演的商战剧《乔家大院》首播，蒋勤勤在剧中饰演敢爱敢恨、有心机却也善良的“陆玉函”，凭借该角色获得了第23届中国电视金鹰奖最具人气女演员奖和观众喜爱的电视剧女演员，以及第26届中国电视剧飞天奖优秀女演员奖；11月12日，由瞿颖、胡兵、耿乐等共同主演的爱情剧《如果月亮有眼睛》播出，蒋勤勤在剧中饰演航空公司广告的创作人“范玫因”。

2008年，义务参演了公益短片《2008分之1》，蒋勤勤在顾长卫执导的短片中扮演“短信妈妈”，这是其产后复出的第一部作品。2009年4月28日，与黄磊、陈昊、元秋等合作出演的家庭情感剧《四世同堂》开播，蒋勤勤在剧中饰演祁家长孙儿媳“韵梅”；7月17日，与黎诺懿、陈芷菁、张筝等联合出演的励志电影《所有梦想都开花》上映，蒋勤勤出演面对工作生活上的种种挫折绝不放弃的“林芳”，由此获得了第13届中国电影华表奖优秀女演员提名。2011年6月15日，与黄海冰、张萌、陈建斌等联袂出演的革命题材剧《开天辟地》播出，蒋勤勤出演伟大女性“宋庆龄”；7月5日，搭档段奕宏主演的商战剧《大时代》播出，蒋勤勤饰演美女销售“梁红玉”。

2013年，与王学圻、张梓烈、李子雄等共同出演了由蒋钦民执导的抗战剧《姥爷的抗战》，蒋勤勤在剧中饰演参加过长征的八路军抗战医院副院长“谭丽萍”。2014年5月23日，与孙维民、刘小锋、孙茜一同主演的谍战电影《一号目标》上映，蒋勤勤扮演干练精明、冷艳夺目的保密局特工“吕一然”；9月19日，与桂纶镁、孙红雷、方中信等领衔出演的爱情电影《触不可及》上映，蒋勤勤出演温婉大方、美丽知性的富家千金“卢秋漪”。

2015年，与陈建斌、金世佳联合主演了荒诞冒险喜剧片《一个勺子》，蒋勤勤在片中颠覆形象，出演本性纯良的村妇“金枝子”，并凭借该角色获得了第7届英国万像国际华语电影节最佳女主角奖、首届澳门国际电影节金羊奖最佳女主角奖、第11届“东京国际电影节·中国电影周”最佳女主角奖。2016年12月29日，参加的读信类综艺节目《见字如面》首播。2017年2月17日，搭档姜武主演的奇幻爱情喜剧片《完美有多美》上映，蒋勤勤饰演A世界中的校花女神，B世界的超级女星“卓彦妮”；4月24日，与王阳、郝泽嘉、邓英联袂出演的都市情感剧《田姐辣妹》首播，蒋勤勤饰演性格强势的女汉子“田佳慧”。

2017年11月5日，与吴秀波、Angelababy合作主演的都市情感剧《欲望之城》在上海开机；11月21日，与黄轩、窦骁、周一围等共同主演的东方魔幻剧《九州·海上牧云记》，蒋勤勤饰演雍容大气却醉心于情权的皇后“南枯明仪”。2018年7月4日，与陈建斌参加的综艺《幸福三重奏第一季》播出。2020年12月11日，与周游合作主演悬疑剧《迷雾追踪》播出，在剧中饰演女刑警林雨虹。2021年4月7日，参加的夫妻观察治愈类节目《妻子的浪漫旅行 第五季》播出；11月8日，与张慧雯、杨蓉主演的电视剧《当家主母》播出，在剧中饰演任家的家主夫人沈翠喜。2022年1月30日，参加《2022川渝春节联欢晚会》，与陈建斌共同演唱歌曲《甜蜜蜜》。2022年3月15日，蒋勤勤参演《草木人间》，饰演“苔花”；9月11日，参加CCTV-1《古韵新声中秋》，演唱歌曲《但愿人长久》。

2023年1月22日，参加《2023年北京广播电视台春节联欢晚会》，演唱戏曲歌曲《大戏看北京之梦中人》。

2024年3月，获得第17届亚洲电影大奖最佳女主角。3月28日，参加的节目《2024电视剧品质盛典》播出；同月，担任第十四届北京国际电影节“ReelFocus 新血影像计划”短片单元评委。4月3日，领衔主演的电影《草木人间》定档上映；5月4日，参加第31届大学生电影节。5月，获得InStyle WOMEN of TIMES年度时代女性大奖；6月16日，获得微博电影之夜“年度优秀演员”荣誉。11月2日，特邀主演的电影《小小的我》在东京国际电影节全球首映。

2005年，蒋勤勤因拍摄电视剧《乔家大院》而与演员陈建斌相识相恋，之后闪电结婚。

2007年1月8日上午9点46分，蒋勤勤在北京某医院，经剖腹产生下一子，重3850克。2018年1月31日，蒋勤勤发微博公开了怀二胎的消息；7月2日上午，她生下了与陈建斌的第二个儿子。

2024年4月12日，作为推委会成员参加2023-2024年度中国电影大数据暨电影频道M榜荣誉之夜活动。

蒋勤勤自出道以来，因清纯、高贵的气质受到观众的喜爱。（搜狐娱乐评）在《射雕英雄传》中，蒋勤勤很好的诠释了穆念慈的困局，既不放弃原则，又不委屈感情，表达丝丝入扣，尤其是哭戏非常棒。在《耳光响亮》中，蒋勤勤的表演时而激情喷涌，时而柔情款款，很好的诠释了少女、恋人，女儿、姐姐，妻子、母亲等几乎所有的女性身份，复杂多变的性格塑造和大起大落的命运铺排中，展现了一种现代和传统、希望和绝望、屈辱和不甘交织对立的独特人生。在《乔家大院》中，蒋勤勤完美的将一位贤惠练达，让乔致庸如虎添翼的旧时代女性活灵活现的展现在荧屏上，表演自然流畅毫无痕迹。（新浪娱乐 评）

蒋勤勤轻柔似水、灵气逼人。（作家琼瑶 评）在《半生缘》中，她大气而又泼辣的表演不仅打破了自己的花瓶形象，在演技上更有一番脱胎换骨。《半生缘》一开场的顾曼璐，风骚中透着一点泼辣，当她在舞场上左顾右盼，很难让人相信她就是琼瑶一手打造的柔情女子蒋勤勤。整部《半生缘》，蒋勤勤的表演都相当外放，完整地诠释了曼璐从妥协到变态的过程。曼璐的眼神，在祝鸿才面前的柔媚与算计，失去爱人豫谨的悲痛，对妹妹曼桢既负疚又有一丝快感的心态，最后一口气没上来的临终之态，蒋勤勤都没有给曼璐这个角色丢分。（现代金报 评）