2002年因主演《我在天堂等你》获得第五届中国话剧金狮奖表演奖、第八届中国戏剧节曹禺戏剧奖优秀表演奖、第十五届上海白玉兰奖优秀女主角奖。2003年出演电视剧《历史的天空》。2004年因饰演《搭错车》中阿美一角，入围金鹰奖优秀女演员。2006年主演《幸福像花儿一样》赢得关注。2009年主演尤小刚导演作品《杨贵妃秘史》。2011年在《武则天秘史》中饰演青年武则天。2009年主演《杨贵妃秘史》，殷桃扮演“杨贵妃”这一角成为各大网站的热门搜索人物。参演《鹰隼大队》，“军旅之花” 殷桃在剧中扮演一位中航服务队的武器专家，帮鹰隼大队飞行员调试飞机，配合他们做一些试验。为了参演《鹰隼大队》，殷桃还不惜推掉不少片约。殷桃参演《苍穹之昴》，殷桃则在剧中变身为神秘的张夫人。2013年12月26日第29届“飞天奖”颁奖盛典中殷桃因电视剧《温州一家人》、《延安爱情》获第29届“飞天奖”优秀女演员大奖。
2012年国家广电总局出版的#2012年优秀电视剧选集#影碟套装一共收录了30部作品，温州一家人、延安爱情上榜。《温州一家人》入选2012全球华人十大电视剧（亚洲周刊）。殷桃在剧中饰演“温州女儿”周阿雨，上演了一段 “小人物”的异国创业史。4月，参与中国首部防灾题材动画电影《今天·明天》制作，为女主角夏娜配音。9月搭档张国强出演电视剧《无贼》。