1990年代初期，沈佳妮成为专业艺术体操运动员。1997年，她随上海队获得第八届全国运动会艺术体操比赛集体全能第三名。退役后，沈佳妮进入中央戏剧学院就读。2004年，出演个人首部电视剧《平淡生活》；同年，她还作为奥运宝贝赴雅典参加了奥运会闭幕式接旗仪式及演出。2006年，主演话剧版《和空姐同居的日子》。2007年，沈佳妮凭借剧情片《第三种温暖》获得第14届北京大学生电影节最受欢迎女演员提名。

   2010年，沈佳妮主演了现代剧《爱在苍茫大地》。2014年，在电视剧《北平无战事》中饰演女主角何孝钰。2017年，其出演的古装剧《大秦帝国之崛起》在央视一套播出。

           

           
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   2010年，沈佳妮在与朱亚文合作出演《爱在苍茫大地》时因戏生情，开始恋爱。2013年6月，沈佳妮与朱亚文结婚。2015年6月17日，沈佳妮生下了她与朱亚文的女儿。2018年3月20日，沈佳妮的丈夫朱亚文表示沈佳妮已怀二胎。

   在话剧《和空姐同居的日子》中沈佳妮对人物个性恰当好处的演绎和对人物情感细腻真挚的表达，不但获得了观众的一致好评，她素雅清新的气质更被称为女主角的最佳人选。而在另一部话剧《镜花水月》中沈佳妮则一改往日形象，她精彩的表演不但淋漓尽致的展现了人物的人生际遇，更深刻的描绘出了人物心灵深处的精神碰撞（腾讯娱乐评）。