牛莉，1973年05月01日，出生于北京市一个普通军人家庭，毕业于解放军艺术学院。中国空军电视艺术中心女演员。
从影前牛莉是名运动员，1986年获得全国第一届女子花样游泳团体冠军。1990年获得全军射击冠军。1991年9月，牛莉首次出演电影《大决战》。2000年6月，主演古装轻喜剧《绝色双娇》。2001年，凭借主演的家庭情感剧《空镜子》提名第22届中国电视剧飞天奖优秀女演员奖。2006年，参演创业励志剧《闯关东》。2011年，主演的相声剧《还钱》获得兔年春晚观众最喜爱的春晚节目小品类一等奖。2013年，凭借主演的家庭伦理剧《新女婿时代》获得首届“央视中国电视剧年度明星盛典”十佳演员称号。
2014年，加盟浙江卫视的喜剧选秀《中国喜剧星》担任导师。同年，与陈宝国、冯远征联袂主演张新建执导的农民史诗剧《老农民》，在剧中饰演坚强勇敢的老农民灯儿，凭借该剧获得第11届中美电影节最佳女主角奖。
2015年，领衔主演延庆执导的都市情感剧《麻辣芳邻》。12月23日，作为嘉宾出席了第30届中国电视剧飞天奖典礼。
2016年6月，牛莉以出品方代表的身份参加电影《情追不舍》的发布会。
2017年2月，与张嘉译合作的都市情感电视剧《美好生活》在美国开机，六月杀青。
2019年12月1日，主演的都市情感轻喜剧《热爱》播出；12月20日，出演的都市律政剧《精英律师》开播。
2020年，主演家庭都市剧《嗨，什刹海》，剧中饰演庄志存的前妻惠心。
2021年2月7日，与姜武领衔主演的都市轻喜剧《小幸福》在湖北卫视长江剧场播出，她在剧中饰演罗美娟。