Năm 2007, Nghiên Hy ký hợp đồng với công ty Comic Thoại Trí của Sài Trí Bình. Ban đầu cô muốn làm ca sĩ, tuy nhiên công ty lại muốn cô thử sức với lĩnh vực điện ảnh trước. Vì vậy, cô đã đóng một số vai thứ chính trong các phim truyền hình và gây được chú ý với vẻ ngoài xinh xắn, dễ thương, nhưng vẫn không để lại ấn tượng nhiều.

Đến năm 2009, cô tham gia phim điện ảnh Hear Me với vai vận động viên bơi lội bị khiếm thính. Khả năng diễn xuất động lòng người và gương mặt phúc hậu của Nghiên Hy đã giúp cô có được đề cử giải "Nữ diễn viên mới xuất sắc nhất" tại Liên hoan phim Kim Mã lần thứ 46.

Sau khi thành công với phim điện ảnh đầu tay, cô tiếp tục tham gia phim điện ảnh Cô gái năm ấy chúng ta cùng theo đuổi do Sài Trí Bình làm giám chế, dựa trên tiểu thuyết cùng tên của Cửu Bả Đao. Trong phim, Nghiên Hy vào vai Thẩm Giai Nghi cùng với Kha Chấn Đông (vai Kha Cảnh Đằng), tạo nên một tình yêu tuổi trẻ đầy cảm xúc, hoài niệm và khiến nhiều khán giả nuối tiếc. Bộ phim thành công ngoài sự mong đợi với doanh thu cực khủng tại các phòng vé, trở thành một trong những phim điện ảnh đình đám nhất lịch sử Đài Loan. Đồng thời đưa tên tuổi của Trần Nghiên Hy trở thành ngôi sao nổi tiếng, cô cũng được đề cử giải "Nữ chính xuất sắc nhất" tại Liên hoan phim Kim Mã lần thứ 48.

Nhờ thành công của Cô gái năm ấy chúng ta cùng theo đuổi, Nghiên Hy liên tục được mời đóng vai chính trong các phim điện ảnh lớn bên cạnh Lý Liên Kiệt, Chân Tử Đan và Nhậm Đạt Hoa.

Ngày 10 tháng 5 năm 2013, Nghiên Hy cho ra mắt album Me, Myself, and I với vai trò là ca sĩ chính thức. Trong đó có một số ca khúc do chính cô tự sáng tác, album nhận được sự hưởng ứng của khán giả và đạt thứ hạng cao trên bảng xếp hạng tại Đài Loan.

2014: Thần điêu đại hiệp

Sau khi kết thúc hợp đồng với công ty Comic Thoại Trí vào năm 2012, Nghiên Hy chuyển hướng hoạt động sang thị trường Trung Quốc. Cô được nhà biên kịch Vu Chính chọn vào vai Tiểu Long Nữ trong dự án Tân thần điêu đại hiệp. Ngay khi công bố diễn viên và tạo hình, bộ phim đã nhận được nhiều phản ứng kích động và nguy hiểm từ khán giả. Đa số chê Trần Nghiên Hy quá mập, không đủ khí chất và băng thanh ngọc khiết để vào vai Tiểu Long Nữ.

Tháng 12 năm 2014, bộ phim chính thức phát sóng trên đài Hồ Nam và ngay lập tức trở thành cơn sốt truyền hình, có số lượng người theo dõi đông đảo và kéo theo vô vàn những tai tiếng mà nguyên nhân chủ yếu là vì khán giả chỉ trích.

Trần Nghiên Hy được đặt biệt danh là "Tiểu Long Nữ xấu nhất trong tiểu thuyết Thần điêu đại hiệp của nhà văn Kim Dung" và được cho là "Khủng Long Nữ hoặc Tiểu Long Bao". Tuy nhiên, cô vẫn lạc quan và tự hào về khuôn mặt tròn được thừa hưởng từ dòng máu gia đình của mình. Bên cạnh những tin đồn đánh giá về nhan sắc của mình trong vai Tiểu Long Nữ của cư dân mạng".

Từ lúc phim mới bấm máy, số người chê bai nhiều hơn là số người ủng hộ và đa số cho rằng bộ phim này sẽ thất bại. Tuy nhiên sau khi phim được công chiếu thì nhận được phản ứng tích cực của khán giả và đạt rating cao, số người hâm mộ Tiểu Long Nữ phiên bản Trần Nghiên Hy ngày càng cao, Nghiên Hy đã khắc họa chân dung một hình tượng Cô Cô mới, dễ thương và đáng yêu.

Dự kiến năm 2015, sẽ có hai phim mới của Trần Nghiên Hy ra mắt khán giả. Trong đó có phim điện ảnh Young For You (Tuổi trẻ ngông cuồng) vai Khưu Anh Tử, và phim truyền hình Tần thời Minh Nguyệt vai Đoan Mộc Dung.

Ngoài ra, cô cũng đang quay bộ phim điện ảnh Pali Road hợp tác giữa Mỹ và Trung Quốc. Đây là phim tâm lý kinh dị, trong phim cô đóng vai Lily cùng với nam diễn viên Jackson Rathbone. Phim được quay và lấy bối cảnh tại Hawaii.