2004年，周曉涵因出席臺灣綜藝節目《我猜我猜我猜猜猜》超人氣網絡美少女單元而走紅。2007年，周曉涵參演的兩部電視劇相繼播出，分別是《至尊玻璃鞋》和《18禁不禁》。2011年，周曉涵加盟《命運交響曲》，飾演劉蕓希，與馮紹峰、楊冪等人對戲。2013年，周曉涵又出演了《兩個爸爸》、《璀璨人生》和《壹克拉夢想》。2015年1月，周曉涵加盟的節目《完美邂逅》明星季第二篇章完結 。
2004年9月11日，周曉涵出席臺灣綜藝節目《我猜我猜我猜猜猜》超人氣網絡美少女單元，從而人氣大增。
2007年，周曉涵參演的《至尊玻璃鞋》和《18禁不禁》相繼播出 。
2008年，周曉涵在《三明治先生》中飾演陽光大學生孫嘉琳。
2009年4月10日，周曉涵與明道、吳亞馨、郭品超、吳玟萱為華視偶像劇《敲敲愛上妳》在臺灣舉行試片會。該劇於4月12日晚10點在臺灣首播 。6月，周曉涵亮相環保宣傳紀錄片《拯救地球》首映禮 。
2011年，周曉涵加盟於3月25日開機的《命運交響曲》 ，飾演劉蕓希。該劇於10月3日國慶檔在安徽衛視與深圳衛視同步上星播出 。
2013年，周曉涵在《璀璨人生》中飾演了“劉小蕙”壹角 。同年，周曉涵在《壹克拉夢想》中飾演楊庭，女主角美麗的鄰居，劇中王維追求的對象。
2015年1月，周曉涵加盟的節目《完美邂逅》明星季第二篇章完結 。