二零零零年，黄伊汶在加拿大温哥华完成学业后返回香港，很快便获得星皓娱乐的青睐，正式签约成为旗下艺人。进入公司后，她于二零零一年六月正式开启演艺生涯，初期主要承接各类商业广告的拍摄工作，其后凭借出色的潜质与环球唱片公司达成合作，顺利签约成为其唱片歌手。同年十一月，她推出了个人首张粤语专辑《纯属印象》，该专辑共收录了四首音乐作品；专辑面世后反响不俗，黄伊汶因此获选为二零零一年劲歌金曲第四季季选“新星试打”环节的三届台主。其中，专辑内的歌曲《恋爱拼图》更在年度十大劲歌金曲颁奖典礼上夺得“新星试打金曲奖”，而她本人也凭借这张出道作品，荣获新城劲爆颁奖礼颁发的“新城劲爆新登场女歌手”奖项。此外，在十二月八日，黄伊汶还参与了每年一度举行的《欢乐满东华》大型慈善筹款活动，并在节目现场献唱表演，成功为该活动募集到十万元善款，展现出其在演艺事业起步阶段即积极投身公益的社会责任感。
二零零二年一月，她与香港知名歌手李克勤合作演唱了歌曲《来到今天》，这首作品被收录在李克勤的个人专辑《大乐队》之中。该合唱歌曲随后赢得了多项荣誉，包括二零零二年香港TVB劲歌金曲第一季季选的最受欢迎合唱歌曲奖，以及中国原创音乐流行榜年度（香港地区）最佳合唱歌曲奖。同年七月，她推出了个人专辑《香薰》，专辑的主打歌确定为《香薰浴》。专辑中的另一首歌曲《人情味》亦取得了不俗成绩，获得了TVB十大劲歌金曲第二季季选的网上金曲奖项。凭借这张专辑的出色市场表现，她成功摘得了IFPI香港唱片销量大奖的最畅销本地女新人奖。而在同年四月，她已于二零零一年度的中国原创音乐流行榜上荣获了年度最优秀新人奖。到了十二月，她与歌手林颐共同演绎了歌曲《我们的故事》，这首对唱作品在二零零三年度的音乐先锋榜评选中，一举获得年度十大金曲奖以及年度（广东地区）最佳对唱歌曲银奖，她个人也凭借出色的表现赢得了年度（香港）乐坛生力军奖。进入二零零三年初，她专程前往日本进行了为期一段时间的专业训练，重点进修舞蹈技能以提升舞台表现力。同年四月二十八日，她在日本发行了单曲《爱情勇敢》。结束日本的训练返回香港后，她大胆改变了以往的音乐风格与公众形象，并于七月迅速推出了标志着其转型的重要专辑《Emme》。为了打造这张专辑，环球唱片公司特别邀请了日本著名歌星松任谷由实参与制作了其中的部分歌曲。此外，专辑中一首改编自英国跳舞组合Sugababes作品《Round Round》的主打歌《戒男》，更以她全新的性感舞曲形象呈现给观众。这首歌曲发布后接连获得了多个重要奖项，包括新城劲爆颁奖礼的新城劲爆跳舞歌曲奖、十大劲歌金曲颁奖典礼的最受欢迎改编歌曲演绎奖，以及第一届劲歌王年度总选的最佳改编歌曲奖。
二零零四年九月，她开始主持TVB的一档音乐节目《劲歌金曲》，逐渐在音乐领域积累人气；同年十月六日，她受邀助阵李克勤的“新城克勤音域无限音乐会”，展现了现场表演的潜力。紧接着在十月二十九日，她发行了个人专辑《Good Show》，这张专辑延续了她擅长的动感舞曲风格，其中收录的歌曲《好睇》反响尤为热烈，先后荣获新城劲爆跳舞歌曲奖项，并在十大劲歌金曲颁奖典礼上夺得最受欢迎改编歌曲演绎奖。也是在这一年，她开始尝试向影视领域发展，参与拍摄了几部小成本制作的电影；同年十一月，她出演了由张卫健、容祖儿领衔主演的足球题材励志喜剧《功夫足球》，在剧中挑战了丑角贾如花这一形象；此外，她还接拍了由罗嘉良、吴镇宇等知名演员主演的喜剧作品《伙头智多星》，进一步拓宽了戏路。 进入二零零五年，二月五日，她参演的恐怖电影《奇幻潮》正式上映。三月，她在音乐先锋榜二零零四年度颁奖典礼上凭借出色的现场表现力，获得了最佳舞台演绎奖的肯定。四月，她与演员余文乐搭档，共同出演了由王晶执导的黑帮题材电影《黑白战场》，在片中饰演了名为小玲的角色。二零零六年，她首次涉足古装剧领域，出演了作品《龙门驿站》，并在其中塑造了身手不凡的打女形象；同年，她还加盟了阵容强大的犯罪题材电影《伤城》，该片由梁朝伟、金城武、徐静蕾等巨星主演，她在片中饰演了金城武角色的女友；此外，她与影帝梁家辉合作，拍摄了一部改编自真实故事的温情电影《欣月童话》，在片中饰演一位在梁家辉角色手下工作的新闻记者。 二零零七年，她的演艺事业持续拓展，与来自台湾、日本等地的演员合作，出演了动作电影《蝎子》，并在片中尝试饰演了一位同性恋角色，展现了角色的多样性。同年四月，她与吴建豪、陈国坤共同主演的动作片《功夫无敌》上映，她在片中化身为旧上海风情万种的名流歌女龙儿。二零零八年五月，由她挑大梁主演的喜剧电影《哈!哈!哈!》登陆银幕，她在片中饰演一位海归美女，剧情围绕她与他人合谋上演一系列啼笑皆非的夺子大战展开，值得一提的是，制作方甚至为她在片中展现的一双长腿投下了高额保险。同年八月，她正式回归乐坛，推出了全新音乐专辑《The Groove In Me》，这张专辑以电子舞曲风格为主打，更获得刘德华亲自为首支国语歌曲《从没离开》填词。凭借这张专辑，她相继在二零零八年度新城劲爆颁奖礼上获得新城劲爆跳唱歌手奖，在音乐先锋榜颁奖典礼上荣获先锋跳舞歌手奖，而专辑中的歌曲《渴求》则赢得了二零零八年度十大劲歌金曲颁奖礼最受欢迎改编歌曲金奖。 二零零九年六月，在第六届《劲歌王》全球华人乐坛总选颁奖典礼上，她再次凭借卓越的舞台魅力，将最佳舞台演绎奖收入囊中。二零一零年十一月二十七日，她登上了广州亚运会闭幕式的舞台，参与盛大的文艺表演，与谭咏麟、李克勤、古巨基等众多知名歌手同台，共同献唱了压轴曲目《凯旋》。二零一一年，她在电影《喜爱夜蒲》中客串出演了夜店老板娘一角。二零一七年九月二十二日，她出演的电视剧《反黑》与观众见面。二零二一年，她参演了电影《Someday Isles》。直至二零二二年十二月，她出演的电影《天道·友情岁月》在中国香港地区上映。
二零一四年十月二十五日，香港艺人黄伊汶与同为演员的陈国坤在印度尼西亚巴厘岛的Tirtha Bridal水晶教堂举办了隆重的婚礼。当天，陈国坤身着一套设计别致的花色西装，神情庄重而喜悦，他轻轻挽着身穿一袭典雅白色婚纱的黄伊汶，两人一同缓缓步入被阳光与海风环绕的教堂礼堂，在亲友的见证下完成了神圣的婚仪。此后，他们的家庭迎来了新的成员。二零一六年三月二日凌晨，黄伊汶通过剖腹产顺利诞下一名男婴，夫妇二人为爱子取名为陈真，寄托了对其健康成长与真诚品格的美好期盼。黄伊汶在个人演艺事业与家庭生活之外，也曾拍摄过多组风格各异的写真照片，这些影像记录了她不同时期的状态与风采。
黄伊汶在演艺事业起步之初，便以清新脱俗的“玉女”形象深入人心，她拥有一头飘逸的长发和一双明亮的大眼睛，自然而然地承袭了那种经典玉女风格的着装与气质。然而她并不满足于单一的形象定位，始终热衷于尝试各种突破，从最初的清纯可人逐渐转向成熟性感，凭借大胆火辣的服饰搭配与极具魅惑的舞姿，成功吸引了无数年轻观众的目光。在音乐道路上，她同样勇于求变，转型后推出的电子舞曲风格鲜明，每每带给听众新鲜的听觉体验，其独树一帜的艳丽造型与节奏强劲的个性化舞曲相得益彰，使得她的舞台表演总是充满感染力，持续赢得广大歌迷的支持与喜爱。经历了一段时期的沉淀与积累，黄伊汶又将事业重心转向影视领域，依靠自身敏捷的身手和扎实的舞蹈基础，她在多部动作电影中展现出不凡的身段与演技，获得了业界与观众的认可。