Neslihan Atagül Doğulu, oyunculuk hayatına ilk defa 2006’da Yaprak Dökümü dizisinde Deniz karakteriyle adım atmıştır. Yine 2006 senesinde İlk Aşk filminde oynadı ve bu film ile Altın Koza Film Festivali’nde “Umut Veren Genç Kadın Oyuncu” ödülüne layık görüldü. 18 Kasım 2011 tarihinde Atv’de yayına başlayın, Mahsun Kırmızıgül’ün senaristliğini ve yönetmenliğini yapmış olduğu ilk dizi çalışması olan “Hayat Devam Ediyor” adı dizide Neslihan Atagül, Fikret Kuşkan, Menderes Samancılar gibi ustalarla oynamıştır. 2012 senesinde otobüslerin uğradığı bir mola yerinde çalışan iki gencin öyküsünü anlatan filmde Zehra rolüne hayat verdi. Araf filminde rol alan Atagül, 2013 senesinde Peyami Safa’nın aynı adlı romanından uyarlanan ve yönetmenliğini Sadullah Çelen’in yapmış olduğu, başrollerini Kadir Doğulu ile Paylaştığı Fatih Harbiye adlı televizyon dizisinde oynadı. 2015 senesinde senaryosunu Levent Kazak’ın yazdığı, yönetmenliğini
