叶璇出现在浙江杭州，10岁时随父亲移民美国，中学就读于美国纽约市的一所公立中学—约翰·杜威高中，成绩非常优异，曾在1998年获得有“小诺贝尔奖”之称的ISEF世界青年科学竞赛植物学一等奖。

大学时就读于美国波士顿西郊的新常青藤学府韦尔斯利大学（Wellesley College）学习“政治科学”的专业。

1999年，叶璇前往香港参加第12届国际华裔小姐竞选，成功摘得赛事冠军及最具古典美态奖。同年下半年叶璇在美国完成大学一年级的课程之后会香港签约TVB，正式进入娱乐圈。

1999年9月叶璇参演第一部电视剧《封神榜》之忠义乾坤。

2000年，参演电视剧《庙街妈兄弟》、《美丽人生》、《一网情深》等剧。

2002年，参演《再生缘》，因饰演古代才女“孟丽君”而一举成名；之后参演《流金岁月》、《云海玉弓缘》。

2003年，叶璇和郑少秋、叶童合作电视剧《非常外父》；同年主演电视剧《冲上云霄》。

2004年，拍摄古装武侠剧《天下第一》，在剧中饰演“上官海棠”，由此打开内地市场，开始大红起来。

2005年，参演两部古装剧《西厢奇缘》、《本草药王》。同年和TVB的合约到期,加盟了香港寰亚电影公司。参演了电影《情义我心知》、《情陷夜中环》；凭借《情陷夜中环》“沈思晨”一角于2006年2月获得新城劲爆电视“飞跃女演员”奖。

2006-2009年，相继拍摄了《至尊无赖》、《异冢》、《戏王之王》等剧。

2009年，叶璇参演电影《意外》，凭借《意外》这部作品斩获第29届香港金像奖“最佳女配角”的奖项。

2010年，叶璇主演电影《火龙对决》、《飞沙风中转》、《李小龙我的兄弟》等剧，电影短片《人有三急》获得第三届新人电影节“最佳女主角”奖和2010年度国际青年录像节“优秀演员”奖。

2011年，参演电影《出轨的女人》《蔡李佛拳2010》、《建党伟业》、《窃听风云2》等剧。

2011年，叶璇在北京成立自己的工作室，并与同年7月和寰亚电影公司解约。参演电视剧《第九个寡妇》。

2013年，叶璇主演电视剧《青春烈火》；参演电影《毒战》，电视剧《生死兄弟之钢魂》、电视剧《寻你到天涯》等剧。

2014年参演话剧《如此长江》；和聂远搭档主演古装武侠电视剧《龙门飞甲》，在剧中饰演“金镶玉”一角；叶璇参演电视剧《古城往事》。