牛莉，1973年05月01日，出生于北京市一個普通軍人家庭，畢業于解放軍藝術學院。中國空軍電視藝術中心女演員。
從影前牛莉是名運動員，1986年獲得全國第一屆女子花樣游泳團體冠軍。1990年獲得全軍射擊冠軍。1991年9月，牛莉首次出演電影《大決戰》。2000年6月，主演古裝輕喜劇《絕色雙嬌》。2001年，憑借主演的家庭情感劇《空鏡子》提名第22屆中國電視劇飛天獎優秀女演員獎。2006年，參演創業勵志劇《闖關東》。2011年，主演的相聲劇《還錢》獲得兔年春晚觀眾最喜愛的春晚節目小品類一等獎。2013年，憑借主演的家庭倫理劇《新女婿時代》獲得首屆“央視中國電視劇年度明星盛典”十佳演員稱號。
2014年，加盟浙江衛視的喜劇選秀《中國喜劇星》擔任導師。同年，與陳寶國、馮遠征聯袂主演張新建執導的農民史詩劇《老農民》，在劇中飾演堅強勇敢的老農民燈兒，憑借該劇獲得第11屆中美電影節最佳女主角獎。
2015年，領銜主演延慶執導的都市情感劇《麻辣芳鄰》。12月23日，作為嘉賓出席了第30屆中國電視劇飛天獎典禮。
2016年6月，牛莉以出品方代表的身份參加電影《情追不舍》的發布會。
2017年2月，與張嘉譯合作的都市情感電視劇《美好生活》在美國開機，六月殺青。
2019年12月1日，主演的都市情感輕喜劇《熱愛》播出；12月20日，出演的都市律政劇《精英律師》開播。
2020年，主演家庭都市劇《嗨，什剎海》，劇中飾演莊志存的前妻惠心。
2021年2月7日，與姜武領銜主演的都市輕喜劇《小幸福》在湖北衛視長江劇場播出，她在劇中飾演羅美娟。