1983年8月8日，佟丽娅出生于新疆伊犁察布查尔，锡伯族，与古力娜扎、迪丽热巴并称为“新疆三美”。佟丽娅大学就读于中央戏剧学院，还没毕业就开始拍戏，因《母仪天下》中的赵飞燕一角逐渐走进观众的视野。
2010年，陈思诚筹拍电视剧《北京爱情故事》，拉上了李晨、张译等好友，但女主角沈冰的扮演者迟迟确定不下来。当时佟丽娅已经27岁，在圈中依然没混出什么名气，她来剧组试戏的时候，误打误撞闯进了陈思诚的房间。陈思诚看到佟丽娅的第一眼就被深深地迷住了，他心里想，这不就是老天送上门的女主角吗？在这部电视剧里，陈思诚饰演一个花花公子，四处留情，但遇到佟丽娅饰演的沈冰以后，突然一下子收了心，成为居家好男人，而现实与戏里也如出一辙。陈思诚一边当着导演和主演，一边假公济私地追求佟丽娅，但佟丽娅觉得他过往情史太丰富，而且油腔滑调，看起来很不靠谱，始终不愿意接受这份感情。
作为好朋友的杨幂见陈思诚一片痴心，决定给他助攻一下，就跑去劝说佟丽娅，这个人以前不靠谱，说不准以后就靠谱了，不试一下怎么知道？反正大家都还年轻，不合适大不了就分手。在杨幂的耐心劝说下，佟丽娅的心开始动摇，再加上陈思诚持之以恒的爱情攻势，她最后彻底沦陷了。
2012年，佟丽娅与陈思诚一起上《快乐大本营》，直接在节目上官宣了恋情，让人十分意外，女人动了真感情，还是很勇敢的。2014年1月，佟丽娅与陈思诚高调完婚，收获了无数祝福和羡慕。在婚礼上，佟丽娅的父亲教导她说：“我今天把我的女儿交给老陈家了，希望你到了陈家以后，多干一些活，给老陈做做饭，到了以后伺候伺候他，抽出空来也看看我们……”从这一番话就能看出，佟丽娅的家庭教育里延续着一些男尊女卑的思想，这也许就为他们后来的婚姻失败埋下了伏笔。
娶了美若天仙的妻子，陈思诚却依然不改花花公子的本色，绯闻满天乱飞，而佟丽娅却选择了默默忍受，一而再再而三地原谅陈思诚。陈思诚给外界的感觉实在太不靠谱，所以粉丝们都唱衰这段婚姻，劝佟丽娅早日放手，离开渣男。2020年5月20日，佟丽娅与陈思诚宣布离婚，人们都觉得毫不意外，完全在情理之中。
离婚本来是一件挺伤感的事，但在佟丽娅的微博评论里完全是另一种画风，满屏都是祝福佟丽娅脱离苦海的话语，大家都莫名地为她开心。离婚之后的佟丽娅依然美丽，演技也是稳步提升，收获了无数好评。没了陈思诚，佟丽娅活得更加自在洒脱，希望她独立自信地继续稳步前进，再攀事业高峰。
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