2009年，正在南京传媒学院读大三的倪妮参加了《金陵十三钗》剧组演员选拔，她幸运地在众多参选人中被张艺谋相中，在片中饰演女主角赵玉墨。片中的她饰演的是秦淮河藏玉楼五星娼妓，当时只有20岁出头的她身上表现出来的时尚却与她的年纪很不符合，举手投足之间把民国风尘女子的时尚万种可谓展示得极致。
她凭借一双灵动的凤眼、一口时尚的烈焰红唇、一身光彩夺目的旗袍打扮，加上与生俱来的妩媚气质，实在让无数男影迷为之神魂颠倒，她在里面的任何一个眼神、一个动作、一滴眼泪、一个微笑、无一不充满着勾魂摄魄的魔力，一个回眸就足可以让人心跳加速。大家除了赞叹倪妮的同时，也不得不佩服张艺谋的眼光独到，果然是久经沙场的一位导演。
2011年5月15日， 《金陵十三钗》正式在全国上映，最终取到了6亿票房，成为该年度内地市场的华语片票房冠军，倪妮也凭借该片一炮而红。很多人都拿倪妮和汤唯的民国装扮进行对比， 而她却谦虚地表示自己无法和汤唯相比。事实上，倪妮饰演的赵玉墨和汤唯饰演王佳芝是两种完全不同风格的民国女性，不知道当时哪一位更加打动你一些呢？
