二零零五年，当时仍在大学求学的朱芷莹有幸被著名戏剧导演赖声川选中，从而开启了她的演艺生涯；她在话剧《如梦之梦》中担纲主演，生动诠释了一位二十世纪三十年代风华绝代的上海名妓形象。次年，她与演员陈慕义合作，共同主演了情感题材电影《快乐的出航》，在片中饰演一位从大陆远嫁至台湾小渔村、名为湘湘的女性角色。二零零七年，经由赖声川的引荐，朱芷莹加入了由国际导演李安执导、梁朝伟与汤唯领衔主演的电影《色·戒》的拍摄，她在片中出演女二号赖秀金，一位充满热忱的爱国青年。到了二零零九年，她与吴中天搭档主演爱情电影《这儿是香格里拉》，饰演在痛失爱子后历经内心挣扎、最终重新寻获生命意义的母亲季玲。二零一零年四月，她与温升豪、张钧甯联袂出演情欲悬疑电影《猎艳》，成功塑造了性格内敛自持、擅长逻辑推理的小说家杨如行一角。二零一一年，朱芷莹携手黄嘉千、胡婷婷共同主演了一部温馨感人的家庭剧《姊妹》，她所饰演的陆静慈是一个既孝顺父母，又极有个人主见和人生企图心的年轻女孩。二零一二年，她与荫山征彦合作，主演了以日本三一一大地震为背景的影片《手机里的眼泪》，在片中扮演一位心地善良、在灾难中坚守岗位的急诊室实习医生Lily。二零一四年，她主演了马来西亚电影《榴莲忘返》，饰演一位勇敢带领学生反对兴建稀土厂、富有社会责任感的历史老师林淑仪，该片凭借其深刻主题成功入围第二十七届东京国际电影节正式竞赛单元。同年，她还主演了一部时代剧《新丁花开》，细腻刻画了在生活磨难中始终保持善良与坚韧的女性角色曾初妹，并凭借这一出色演绎荣获第五十届台湾电视金钟奖戏剧节目女主角奖。二零二一年，她先后参演了电视剧《俗女养成记2》与电视剧《火神的眼泪》，持续活跃于电视荧屏。二零二四年八月八日，她参演的电视剧《你好，我是谁2》正式播出。随后在二零二五年六月七日，她出演的另一部电视剧《我们与恶的距离2》也与观众见面。
朱芷莹拥有清秀动人的外表，她曾在专业的戏剧院校接受过系统而正统的剧场训练，因而具备了扎实的表演基本功和出色的角色可塑性。尤为难得的是，她的眼眸中总是透出一种源自内在的、充满生命力的光芒，这使她在诠释角色时格外富有感染力。作为台湾影坛一位备受瞩目的潜力演员，她在作品《如梦之梦》中的精彩演绎曾给广大观众留下深刻而持久的印象。此后，在参与《色戒》的选角过程中，她凭借其完整的专业表演训练背景、精湛的技艺以及姣好出众的外形条件，成功赢得了国际知名导演李安的充分肯定与高度赞赏。朱芷莹的职业生涯展现出了持续成长的轨迹，其未来的发展空间令人期待。