2000年，徐熙媛出演青春偶像劇《流星花園》，在劇中飾演“杉菜”壹角?[16]?。該劇於2001年在臺灣首播，在2002年上映之後，以平均收視6.99的成績成為臺灣電視劇收視第四；同年，《流星花園》在中國內地播出?[17-18]?。
2004年，與劉燁拍攝了她的電影處女作《疑神疑鬼》?[19]?；同年，與F4中的周渝民合作主演臺灣偶像劇《戰神》，二人在該劇中擔任男女主角?[20]?。
2005年，徐熙媛自己創作的《美容大王》壹書在中國大陸、臺灣上市出售。據統計，《美容大王》在兩岸銷量突破80萬本?[21]?。
2006年5月26日，參演臺灣驚悚電影《詭絲》，該影片入圍戛納電影節“官方正式觀摩影片”單元?[22]?。
2007年，與羅誌祥***同出演偶像劇《轉角遇到愛》，該劇獲得年度合拍偶像劇領域的“收視冠軍”?[23-24]?；同年其創作的書籍《美容大王2·揭發女明星》出版發行?[25]?；該年，與妹妹徐熙娣再次合作主持美食節目《大小愛吃》，至10月時因徐熙娣待產停播，在2008年3月12日重新復出，進棚錄制?[26-27]?。
保持通話-劇照(20張)
2008年，徐熙媛在動作電影《保持通話》中飾演單親媽媽Grace王海晴?[28]?，並入圍第28屆香港電影金像獎的最佳女主角獎?[29]?；5月，參演愛情電影《愛的發聲練習》，在劇中飾演女主角小貓；7月5日，與陶晶瑩、徐熙娣、侯佩岑***同主持第19屆臺灣金曲獎流行類頒獎典禮?[21]?；8月24日，與陳建州主持臺灣中視推出的舞蹈綜藝節目《舞林大道》?[30]?；9月28日，參演的動作電影《保持通話》上映。該電影上映4天就取得了300多萬港幣的票房?[31-33]?；11月5日，參演科幻警匪片《未來警察》，影片中與劉德華演繹壹段穿越時空的感情?[34]?。
大S寫真集(18張)
2009年3月15日，出演偶像劇《泡沫之夏》，片中飾演尹夏沫?[35-36]?；6月，獲善待動物組織網站公布，成為“2009年亞洲最性感素食女藝人”?[37]?；7月20日，《泡沫之夏》殺青，徐熙媛與劇中主演何潤東、黃曉明等參加劇組21日在臺北舉辦的殺青酒會?[38]?；7月30日，主演的喜劇電影《大內密探靈靈狗》在全國各大影院上映?[39-41]?；10月6日參演愛情故事影片《全城熱戀》?[21]?；11月3日，在武俠電影《劍雨江湖》中扮演女殺手?[42]?。
2010年4月1日，參演由任賢齊、羅家英等主演的動作喜劇古裝片《龍鳳店》?[43]?；8月1日與劉德華、鄭伊健等接拍影片《未世錄》?[44]?；11月，接拍民國武俠電影《大武生》，飾演席木蘭?[45]?。
大S救火代班《康熙》
2011年7月12日，參與拍攝蘇見信的MV《黎明之前》?[46]?；9月5日，徐熙媛與電影主創韓庚、吳尊、洪金寶、劉謙在北京出席《大武生》首映禮?[47]?；同年底，開始代班主持中天綜合臺明星訪談類節目《康熙來了》，與蔡康永合作主持?[48]?。
2012年6月21日，參演的影片《車手》在香港連續2周榮獲票房冠軍?[49]?；同年，現身美容界盛事“OL直選·完美品牌大賞”頒獎禮活動現場，憑Pantene Clinicare拿下大中華區“OL至愛品牌代言人”獎項?[11-12]?；12月，美國電影網站《TC Candler》公布年度全球“百大最漂亮面孔女星”，徐熙媛入圍榜單，名列89?[50-52]?。
2015年4月22日，徐熙媛再次代班主持《康熙來了》?[53]?。2018年7月4日，擔任擔任固定嘉賓的親密關系實景觀察節目《幸福三重奏第壹季》在騰訊視頻上線?[99]?；10月24日，參加的沈浸式體驗類綜藝節目《Beauty小姐》在騰訊視頻播出?[100]?。
2019年5月9日，與徐熙娣、阿雅、範曉萱參加的真人情感秀節目《我們是真正的朋友》在騰訊視頻首播?[54]?。