2007年5月，文彩元试镜成功，在校园剧《奔跑吧，鲭鱼》取得角色，正式出道。

2008年9月，与文瑾莹主演历史剧《风之画员》，饰演琴妓“丁贞”一角。年末获得SBS演技大赏新人奖，并且与文瑾莹一同破例获最佳情侣奖。同年首次参演校园片《我们学校的ET》。

2009年4月，搭档韩孝周、李升基和裴秀彬等主演爱情剧《灿烂的遗产》，饰演“柳承美”一角。该剧最高收视率为47.1%（大韩民国全国AGB收视率），为2009年度韩国电视剧收视冠军。8月携手尹恩惠、尹相炫拍摄爱情剧《拜托小姐》，该剧结束后和金钟学制片公司结束合约，重新拾起画笔经过一年间的空白期。

2010年6月，参演战争剧《一号国道》，该剧为韩国战争爆发60周年纪念特辑电视剧。10月和MSTeam Entertainment签订专属合约。11月搭档崔振赫首次主演家庭剧《没关系，爸爸的女儿》，该剧讲述了原本不懂事的女儿依靠自己开辟新的人生的故事。

2011年7月，携手朴施厚主演古装剧《公主的男人》，该剧平均收视记录为19.3%（大韩民国全国AGB收视率）。凭借首阳大君的长女“李世姈”一角，获得KBS演技大赏女子最优秀演技奖、人气奖及最佳情侣奖。8月与朴海日、柳承龙等演员参演历史片《最终兵器：弓》。该片累计突破800万观影人次，为2011年韩国本土片的票房冠军。凭借该片获得第48届韩国电影大钟奖及第32届韩国青龙电影奖最佳新人女演员奖。

2012年9月，文彩元与宋仲基、朴诗妍、李光洙一同主演爱情剧《善良的男人》，饰演财阀女“徐恩琪”一角。年末获得KBS演技大赏女子最优秀演技奖、网络人气奖以及最佳情侣奖。

2013年8月，搭档朱元主演医学剧《Good doctor》，饰演医生“车允书”一角。年末获得KBS演技大赏女子优秀演技奖、人气奖以及最佳情侣奖。

2014年12月，与高洙主演由姜帝圭导演的微电影《恋慕》，该片讲述了一对离的散爱人长达半世纪所经历的磨难与故事。

2015年，1月搭档李升基主演爱情片《今天的恋爱》，饰演天气播报员“金贤雨”一角。

2016年1月，与柳演锡主演爱情片《那天的氛围》。3月搭档李阵郁主演改编自同名网络漫画的爱情剧《Goodbye Mr.Black》，饰演“金思婉”一角。10月签约Namooactors经纪公司。

2017年7月，搭档孙贤周、李准基主演悬疑剧《犯罪心理》，主要主要讲述以犯罪心理分析为基础，分析犯罪者的心理，并侦破案件的故事。

2018年9月，搭档曹承佑、池晟参演古装片《明堂》，该片主要讲述了觊觎王位者勾心斗角，争夺墓地的故事。11月与尹贤敏主演爱情剧《鸡龙仙女传》，饰演一名仙女。

2020年，文彩元再次搭档李准基主演悬疑剧《恶之花》，饰演一名重案组刑警。