1978年8月13日出生于黑龍江哈爾濱，母親是上海知青，父親是干部，上小學的時候在藝術團上課，學習主持、唱歌、跳舞，參加過黑龍江電視臺的春晚，主要擔當領誦、領唱、報幕等。

8歲的時候，在哈爾濱電視臺主持《小天鵝》、《小雪花》等節目，曾因一年之內拿遍全國演講、作文、歌詠比賽二等獎，被評為黑龍江省“十大校園明星“之一。每到學校舉辦夏令營，薛佳凝總是擔任夏令營的營長。前捷克斯洛伐克、朝鮮等國家領導人訪華到達哈爾濱，都是她代表紅領巾獻的花。

上小學五年級時，世界少年兒童夏令營在日本舉行，給了黑龍江省兩個名額，校長推薦了薛佳凝。中學時代，她的理想是考北京廣播學院，做一名優秀的主持人。但是命運卻把她送進了上海戲劇學院表演系。

1995年考入上海戲劇學院1995級表演系本科，也成了班上年齡最小的學生，考入上海戲劇學院的第一年因薛佳凝的形象清秀就開始接拍廣告片，讀大一時，薛佳凝就被黃蜀芹導演從上百名應征者中選中，拍了第一部電影《我也有爸爸》，不過那時的薛佳凝還有點稀里糊涂，特別不喜歡演話劇，直到大學三年級時，才開始慢慢喜歡上表演，真正把它作為事業。

1997年出演電視劇《我兒我女》飾演高考生，1998年出演《傻阿甘》飾演小霞，1999年《紅樹林》飾演珍珠，1999年出演《紅塵往事》飾演婢女，2000年出演電視劇《世紀人生》、《桃花扇傳奇》、《機靈小不懂》等。

2001年出演電視劇《粉紅女郎》飾演哈妹，播出后她被觀眾廣為喜愛，該劇在臺灣收視率超過了《流星花園續集》，被臺灣觀眾評為最可愛角色。

2002年9月出演根據王文華作品改編而成的電視劇《蛋白質女孩》劇中扮演安娜蘇一角。2004年出演《我也有爸爸》并獲得第54屆柏林電影節“兒童片特別獎”。

2005年出演根據張永虹的長篇小說《洋后媽的三明治》改編而成的電視劇《在悉尼等我》，這是繼《小留學生》之后，又一部反映留學生生活的電視劇，薛佳凝顛覆“哈妹”形象，用真實成熟的表演帶來中國留學生在海外的生活和他們的喜怒哀樂。

2006年出演電視劇《戀愛真好》飾演竇柔柔，2007年出演都市倫理情感劇《你一定要幸福》薛佳凝在劇中顛覆以往青春可愛的形象，飾演一個為愛而不擇手段的女子。

2007年同齊秦組成的“美夢成真”組合，參加齊魯電視臺舉辦的明星情歌對唱節目《天下無雙》，并獲得第四季度總決賽的冠軍。

2008年出演了畢業之后的第一部電視劇，根據巴金小說改編的《家》，這也是上戲有史以來首部進京演出的學生大戲，在《家》中她扮演的是鳴鳳，這一角色讓她真正地懂得了應該怎樣去表演。同年簽約了華誼兄弟時代文化經紀有限公司。

2009年和杜淳共同出演了電視劇《租個女友帶回家》劇中薛佳凝扮演一個北京長大的80后女子楚笑笑，2010年憑借話劇《去年冬天》一舉榮獲團中央“五個一工程獎”、“全國新劇目展演優秀劇目獎”、“上海首屆文化新品獎”等。

2011年出演勵志創業大戲《大時代》劇中變身都市熟女，首次攜手性格男星段奕宏，演繹了一番曲折糾葛的愛情變奏曲。

2013年同杜淳、佟麗婭領銜主演了都市時尚愛情劇《戀愛的那點事兒》薛佳凝扮演的兔媽，毒舌成章餿主意不斷，并因該劇從各論壇間流出一句網絡語：“每個女人都盼著一個兔媽，每個男人都‘煩’著一個兔媽！”兔媽一時間成為薛佳凝的一個新標簽。