2003年，桂纶镁客串出演了《地铁》,这是一部根据吉米的同名漫画改编的都市爱情电影，由梁朝伟和杨千嬅主演。
2005年，与合作出演了以台北故宫为题材的话剧《之后》，桂纶镁在剧中饰演台北故宫助理研究员阿静。
2006年，桂纶镁出演了她的第一部电视剧。她与黄鹤、管涌、李烈一起出演了校园话题剧《危险的心灵》，并饰演了一名问题女学生埃莉。同年6月165438+10月，桂纶镁还担任了台湾省国际影视博览会的影视大使，为博览会拍摄海报。
2007年，桂纶镁主演了周杰伦的爱情奇幻电影《不能说的秘密》，桂纶镁在其中饰演了一个清新脱俗的神秘女孩陆小羽，桂纶镁被更多的观众所熟知。同年，桂纶镁还出演了爱情片《最远的距离》，并在片中饰演清纯可爱的女主角小云？。
2008年，桂纶镁首次与周迅、张雨绮合作徐克执导的爱情喜剧《女人不坏》，桂纶镁在其中饰演铁岭，一个只爱虚拟恋人的摇滚女孩，这也让桂纶镁在华语影坛获得了更大的发展空间。后来，桂纶镁与张震、戴立忍合演话剧《停车》；同年，桂纶镁还与蓝正龙、林佑威、郑有杰一起出演了都市偶像剧《波里斯大人》，饰演性格内向的女主角黄方毅？；此外，桂纶镁还出演了短剧《守望一家人》。