赵婷婷的演艺生涯始于2001年，当时她首次涉足影坛，在由叶童与吴孟达联袂主演的电影《豆腐迷郎》中出演了段美丽一角，由此正式踏入演艺圈。次年，她参与了严高山导演执导的影片《无需承诺》，在片中塑造了吴小燕这一角色。到了2005年，赵婷婷迎来了自己的电视剧首秀，她在张丰毅等知名演员主演的剧集《西圣地》中亮相，随后又在作品《走天山的女人》中饰演了罗湘女，进一步积累了表演经验。2010年，她加盟刘建华导演的电影《玛纳斯胡杨》，成功诠释了孙小菊这一人物。2011年，她首次担纲主演，在电影《致命替身》中扮演了吴楠；2012年，她与杨童舒等人合作主演了电视剧《援疆兄弟》，饰演了小惠一角。2014年，她出演了长达36集的电视剧《单翼雄鹰》，在剧中饰演李佳惠。2016年，她参演了电影《血狼犬》，扮演朱丛，并与演员黄宏搭档演绎了一对父女。2017年，她继续活跃于大银幕，参与了电影《后悔来得及》的拍摄。同年3月，她获得了业内的认可，被聘任为中国电视艺术家协会演员工作委员会的理事。紧接着在4月，她出演了马德林导演的电影《烽火汝城》，饰演春妹，与徐杰、牛军等演员进行了合作。2017年12月，她参演了犯罪悬疑题材的电影《嫌疑者说》，在片中饰演小米，该片由刘建华执导，合作演员包括黄维德和温碧霞。2018年7月，她在王冰河导演的电影《李想的奇妙之旅》中出演了李老师一角。同年12月，她又在黄健中导演执导的电视剧《鲲鹏与蝴蝶》中饰演了李夫人，与严屹宽同台演出。2019年3月，她参演了韦廉导演的电影《毛泽东在才溪》，扮演山歌姐，合作演员是王晖。同年5月，她在张沐导演的电影《夺宝大师》中饰演了贼婆，与杨雨程、刘向京等人合作。2019年8月，她出演了胡津导演的作品《天水无尘》，饰演玉兰，搭档演员为佟小虎。凭借出色的表演，她在2019年第七届亚洲微电影国际电影节上荣获了优秀女演员奖。2020年5月，她参演了刘建华导演的电视剧《雪莲花盛开的地方》，饰演李霞，与巩峥、刘向京、何政军等演员共同演出，该剧于2023年5月5日在央视一套黄金时段播出。2024年5月18日，她参演的电影《金剑行动》正式登陆院线与观众见面。