在2015年，沈诗雨参与了湖南卫视策划并推出的一档聚焦社会道德议题的实验性节目《噗通噗通的良心》。该节目旨在通过真实情境的模拟与呈现，引发公众对各类道德问题的深入思考。在当年3月11日播出的第七期节目中，主题设定为“阻止对女性的家庭暴力”，沈诗雨以极具沉浸感的纪录片式表演，生动塑造了一位长期遭受家庭暴力摧残的妻子形象。她的演绎细腻而富有张力，将角色内心的恐惧、痛苦与挣扎刻画得入木三分，节目播出后，这一表演引发了广大观众的强烈共鸣与深切同情，许多网友纷纷表示心疼与感慨。与此同时，沈诗雨本人也因此受到了更多的关注，其相关的照片与资料也在网络间被广泛传播与讨论。
二零一六年，其演艺事业迎来重要开端，她主演了电影短片《寻佛》，在片中生动塑造了涉外导游“Vivian”这一角色；同一年，她更首次担纲长片电影主演，出演了处女作《槟榔血》，饰演女主角“百灵”，这部作品成功入围第六十七届柏林国际电影节竞赛单元，并荣获第四十四届西雅图国际电影节中国星单元的最佳影片奖项；此外，她还主演了励志题材电影《鸟的天空》，诠释了女主角“颜小芹”坚韧不拔的形象。二零一七年，她投身于现实主义题材的剧情短片《她路》的创作，饰演了一位身处形婚困境的女同性恋妻子“陈高阳”，凭借精湛的演绎，该片于二零一八年的AFMA北美青年电影节上为她赢得了「最佳女主角」的殊荣。二零二零年，她在爱奇艺出品的战疫主题电影《十四天》中担任主演，扮演援鄂医护人员“苗月薇”，以真挚表演致敬抗疫英雄；同年，她在哔哩哔哩平台播出的悬疑短剧集《7重效应》的第五集单元《鉴定》中，挑战了拥有多重人格的复杂女主角“林嘉”；也是在这一年，她主演了为建党一百周年献礼的电影《八步沙》，成功塑造了女主角兰歌这一重要角色。二零二一年初，她主演了文艺电影《年年岁岁》，一人分饰两角，分别出演了“池镜”与“琉璃”两位女主角，该片不仅入围了第七届平遥国际电影展的“藏龙”单元，更获得了费穆荣誉·特别表扬的奖项肯定；同年，她参演了由文学IP改编的电影《谢文东》，饰演了谢文东的未婚妻“楚红”；此外，她还主演了电影短片《赤岭路531号》，演绎了一位单亲妈妈“蒋佳佳”的辛酸与坚强；并在另一部短片《雾中的她》中，饰演了初为人母、充满温情的“赵娟娟”；年中的时候，她主演了一部聚焦女性生存状态的湖北方言电影《彷徨的女人》，在片中饰演女主角的女儿“白灿”；同样在二零二一年，她出演了美食主题电影《南方南方》，饰演“果果妈妈”一角，该片成功入围了第七十一届西班牙圣塞巴斯蒂安国际电影节；二零二一年底，她主演了由导演王超执导、改编自作家张秀珍长篇小说《梦》的年代电影《孔秀》，饰演工人作家“孔秀”，这部影片先后荣获了第七十届西班牙圣塞巴斯蒂安国际电影节的「最佳剧本奖」，并在第十八届欧亚国际电影节上为她赢得了「最佳女主角」的荣誉。二零二二年，她出演了电影《天盖勒》，饰演了裕固族草原母亲“杜丽姆”这一充满民族风情与母性光辉的角色。《赤岭路531号》剧照显示了她当时的银幕形象。二零二四年三月八日，由她主演的电影《孔秀》正式登陆院线与观众见面。同年五月四日，她参与了《第31届大学生电影节》的活动。九月十六日，她参演的另一部电影作品《南方南方》也如期上映。展望未来，根据已公布的计划，二零二五年十一月九日，她主演的法治题材网络微短剧《错轨》正式开机，她将在剧中饰演推动剧情发展的关键人物沈颜；而至二零二六年一月二十八日，她出演的电影《年年岁岁》也将登上大银幕。