郭碧婷出生在台北市的一个中产阶级家庭，她是家中三个女儿中的长女，因此也受到了父母和家人的特别保护，而郭碧婷的中学时光则是在女子学校度过的，高中毕业时，郭碧婷参加一个在西门町举办的美少女选秀比赛时被经纪人发现而踏入娱乐圈。
2002年，郭碧婷因参加一个在台北西门町举办的美少女选秀比赛而踏入娱乐圈，此后一段时间郭碧婷主要担任《BEAUTY》、《RAY》等时尚杂志的平面模特，以及接拍一些电视和平面广告。
2003年，郭碧婷出演了陈奕迅《圣诞结》音乐录影带的女主角；之后，郭碧婷又相继担任了孙燕姿、萧敬腾、王力宏等华语歌手音乐录影带的女主角。
2005年，郭碧婷出演了个人的第一部影视剧，她在与蓝正龙、黄圣依合作主演的内地年代剧《金色年华》中饰演了敢爱敢恨的富家千金女许曼丽
2007年，郭碧婷又推出了个人的银幕处女作，她在与张孝全搭档主演的纯爱推理电影《沉睡的青春》中饰演了追求自由的女孩徐青青。此后两年郭碧婷因没有接到适合的角色以及其它工作的需要而在戏剧方面有所沉寂。
2008年，郭碧婷因接拍《益达口香糖》广告而获得了“益达女孩”的称号。
2009年，郭碧婷回归大银幕，她与杨佑宁、杨子珊合作主演了台湾首部宠物愈疗系电影《街角的小王子》，并在片中饰演了腼腆内向的美术系学生叶筱静。
2011年，郭碧婷在杨昆荣执导的青春励志电影《假如没有你》中饰演了美丽善良的女主角安楚儿。
2012年，郭碧婷出演了个人的第一个古装角色，她在内地古装武侠剧《新保镖之翡翠娃娃》中饰演了聪明沉稳的长风镖局大小姐程采玉；之后，郭碧婷还出演了励志微电影《枫树街33号》；同年10月，郭碧婷开始参与根据郭敬明同名小说改编并由他自编自导的《小时代》系列电影的拍摄工作。
2013年，郭碧婷随小时代剧组参加了湖南卫视综艺节目《快乐大本营》，并因其在节目中的本色表现而获得了“妹花女神”的称号；随后，郭碧婷与杨幂、郭采洁、谢依霖等艺人联袂主演的都市青春片《小时代》、《小时代2：青木时代》相继上映，获得了BQ江南红人榜年度电影新演员、乐视盛典年度电影新锐女演员两个奖项；同年，郭碧婷还与段奕宏、戴立忍、谢楠共同主演了内地首部3D爱情电影《爱情进化论》，并在片中饰演了美丽可爱的女主角安安；此外，郭碧婷还获得了首届明星街拍盛典年度最佳街拍形象奖。
2014年，郭碧婷除了继续在郭敬明执导的都市青春片《小时代3：刺金时代》、《小时代4：灵魂尽头》中出演南湘之外；她又与杨佑宁、胡宇崴、郭采洁联袂主演了年代情感片《风中家族》；随后，郭碧婷还与李晨、高圆圆、刘涛等艺人合作出演了电影版《咱们结婚吧》；此外，郭碧婷还在与李敏镐搭档主演的爱情微剧《一线钟情》中饰演了温柔可人的女主角玲玲；同年年底，郭碧婷还被台湾媒体评选为十大新“国民女神”第四名 ，同时她也是评选中唯一人选的台湾艺人。
2015年，郭碧婷与金世佳搭档主演了都市时尚宠物剧《神犬小七》，并在剧中本色饰演了外冷内热且对动物充满爱心的女主角丁涵。