정소민은 2010년 SBS 드라마 《나쁜 남자》 에서 홍모네 역으로 데뷔 했다. 그녀는 같은 해 드라마 《장난스런 키스》에서 주연 '오하니' 역을 맡았었다. 국내에선 낮은 시청률을 기록했지만, 해외에선 로맨틱 코미디가 인기를 끌었다. 이후 그녀는 2011년 한국예술종합학교에서 공부에 전념하기 위해 잠시 휴식을 취했다. 2012년 MBC 시트콤 《스탠바이》로 복귀했다. 2014년 정소민은 KBS 드라마 《빅맨》에서 주연 '강진아' 역을 맡았었다. 다음 해 2015년에는 JTBC 드라마 《디데이》에서 정똘미 역으로 출연했다. 2016년 12월, 이광수와 출연한 시트콤 《마음의 소리》에서 여자 주인공으로 출연했다. 이 드라마로 중국에서 성공을 거두었고 1억 이상의 조회수를 기록했다. 2017년 정소민은 KBS 주말 드라마 《아버지가 이상해》에서 변미영 역으로 첫 주연을 맡았었다. 같은 해, 그녀는 코미디 영화 《아빠는 딸》에 출연했다. 정소민은 2017년 6월 SM C&C를 떠나 기획사 젤리피쉬엔터테인먼트와 계약했다. 지난 8월 정소민은 tvN 드라마 《이번 생은 처음이라》에 출연했다.
그 후 2018년 일본 원작 드라마인 tvN 드라마 《하늘에서 내리는 일억 개의 별》에 주연을 맡았다. 그녀는 2019년 8월 젤리피쉬엔터테인먼트를 떠나 블러썸엔터테인먼트와 계약했다.