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2005年，宋祖儿出演了个人第一部影视作品《海阔天高》，开始涉足演艺圈。2007年，第一次登上央视春晚舞台，并表演节目《阳光下的花朵》；同年，由她领衔主演的公益电影《你是天使》上映。2009年，因在古装神话剧《宝莲灯前传》中饰演哪吒而被观众熟知。 2005年，宋祖儿出演了个人的第一部影视作品《海阔天高》，她在剧中饰演童谣，开始演艺生涯；12月，与刘小锋、李光洁、朱媛媛等人共同出演了悬疑谍战剧《密令1949》，她在剧中饰演二妮子；同年，她还参与都市伦理情感剧《青城之恋》的拍摄，在剧中饰演童年赵雨阳。
2007年宋祖儿首次登上中央电视台春节联欢晚会的舞台，并表演节目《阳光下的花朵》；12月，由她领衔主演的公益电影《你是天使》上映，宋祖儿在片中饰演小华，该片在上映后获得美国第三届好莱坞AOF国际电影节最佳外语片奖，同时还入围第11届好莱坞国际电影节。
2008年12月，出演了校园创意短剧《热带鱼之谜》，该短剧在中央电视台少儿频道《大仓库》特别节目《我的少儿频道创意短剧展播》中播出。

2009年4月14日，与焦恩俊、周扬、刘晓庆等人合作出演了古装神话剧《宝莲灯前传》，她在剧中饰演英气十足的三太子哪吒；随后，与李光洁、舒畅共同出演商战剧《无量天》，其在剧中饰演童年时期的林若雪；同年，她还在魔法儿童剧《魔伞》中扮演红豆，此剧在8月19日至23日于北京保利剧院连续上演7场。
2011年，参与拍摄幻想儿童剧《幸运兔精灵》，并在剧中饰演调皮乐天的女孩幸运。
2016年3月18日，与夏雨、杨紫、吴大维等人共同主演的喜剧冒险片《洛杉矶捣蛋计划》上映，她在片中饰演暖心女孩高可可。
2017年4月1日，由其出演的喜剧电影《有完没完》上映，她在片中饰演被偷包的女青年；随后，宋祖儿与其他六位艺人共同参加湖南卫视明星自助旅游真人秀《花儿与少年第三季》；7月9日，特别出演的青春励志剧《我们的少年时代》在湖南卫视首播，她在剧中饰演富有同情心的沙婉；11月2日，与许晴、刘昊然领衔主演的古代传奇剧《九州缥缈录》开机拍摄，宋祖儿在剧中饰演了血统高贵、美貌机智又霸气的宁州羽族第二王朝的公主羽然。
2018年8月14日，其主演的古装剧《夜天子》在腾讯视频独家播出，她在剧中饰演呆萌天真又活泼可爱的夏莹莹；9月10日，她还主演了都市励志剧《舌害》，并在剧中饰演女主角翟一桃。
2019年1月12日，获得第3届金骨朵网络影视盛典年度受欢迎女演员奖；1月20日，获得2018-2019中国文娱金数据发布盛典年度商业价值潜力艺人奖。