Năm 1995, Hồng Ánh nhận giải Người đẹp duyên dáng trong cuộc thi Diễn viên Điện ảnh triển vọng. Đạo diễn Lê Cung Bắc, một trong những thành viên ban giám khảo chung kết cuộc thi đã chọn cô vào vai Bạch Vân trong Người Đẹp Tây Đô. Vai diễn này mở đường cho cô lấn sân sang phim ảnh.

Năm 2001 cô đóng phim Thung lũng hoang vắng. Phim được đánh giá cao và tham dự khắp các LHP ở Trung Quốc, Singapore, Úc, Hàn Quốc. Hồng Ánh - diễn viên chính trong phim - đoạt giải Nữ diễn viên xuất sắc trong LHP Việt Nam lần đó.

Hồng Ánh đã giành nhiều giải thưởng điện ảnh tại lễ trao giải Cánh Diều Vàng của hội Điện ảnh. Năm 2008, với vai Hạnh trong bộ phim Trăng nơi đáy giếng của đạo diễn Nguyễn Vinh Sơn, Hồng Ánh đã đoạt giải Nữ diễn viên chính xuất sắc tại Liên hoan phim quốc tế Dubai.

2009, cô kết hôn cùng nhà phê bình văn học Nguyễn Thanh Sơn. 2011, Hồng Ánh là thành viên nữ duy nhất của Ban giám khảo Cánh Diều Vàng Việt Nam và có tên trong danh sách 63 người ứng cử đại biểu Quốc hội khóa XIII.

2013, Hồng Ánh lần đầu đóng vai trò nhà sản xuất phim điện ảnh - Đường Đua.

Cô thành lập công ty sản xuất phim Blue Production.

Năm 2015, Blue Production của Hồng Ánh góp phần tạo nên hiện tượng của bộ phim "Chuyến đi cuối cùng của chị Phụng" của đạo diễn trẻ Nguyễn Thị Thắm khi đưa bộ phim công chiếu khắp cả nước. Trước đó Hồng Ánh còn cùng công ty của mình tài trợ các dự án điện ảnh độc lập như Tủ sách điện ảnh, Tiệc phim ngắn trực tuyến YXINEFF, cuộc thi làm phim về đề tài giao thông 89600 Km+.