2003年,18岁时的宋汶霏拍摄广告,出演珠江电影制片厂广告里的专业舞者,开始步入娱乐圈。2006年加盟华谊兄弟,2008年离开华谊。
2008年,宋汶霏主演海岩剧《舞者》,凭借《舞者》获得2008年度《新周刊》2008电视榜“最深入人心的电视形象奖”和新浪网络盛典“年度新人奖”,是她的成名之作。
2009年7月,参演央视电视剧《在那遥远的地方》,饰演李幼斌的女儿、殷桃的妹妹“韦洁”;11月与颜丹晨、孙涛主演反间谍题材电视剧《还看今朝》,饰演公安局长的女儿“杜晨”,饰演的角色任性、执着、敢爱敢恨,是全剧唯一的情感线路;12月参演的为庆祝澳门回归十周年的电视剧《莲花雨》于12月18日在央视黄金档播出,出演女一号严明明。
2010年7月,参演黄晓明、张静初主演的喜剧电影《唐伯虎点秋香2》,饰演盲女,这是她的第一部电影作品;8月,参演上海东方传媒集团有限公司与香港电视广播有限公司联合拍摄的时装商战电视剧《摘星之旅》,担任主演“祝耀群”,与林峯和黄宗泽在剧中都有情感戏,《摘星之旅》在无线电视翡翠台和无线电视高清翡翠台同步播出,东方卫视黄金时段同时播出。
2011年,出演青春励志搞笑电影《公主的诱惑》,宋汶霏一改往日温柔恬静,饰演性格外向、敢做敢当、说一不二的富家女晓枫,于2013年10月上映。
2012年2月,主演乐视自制的黑道题材网络电视剧《东北往事》,在这部男人戏里,她演女主角“高欢”;出演蒋家骏执导的都市电视剧《找北》,饰演涂娜,这是她拍摄的最后一部作品。
2013年3月3日凌晨00:30,宋汶霏因癌症医治无效病逝于广州,年仅27岁。