2009年,客串了韦正执导的爱情喜剧《爱情公寓第一季》。
2010年4月,与朱杰共同主演了以中国人民海军建军初期发展历程为题材的《海魂》,诠释了军统女间谍“唐颖”一角;9月,在张娜拉、高昊主演的古装轻喜剧《刁蛮俏御医》中饰“赵湘凝”;随后,在蓝盈莹、张若昀参演的战争剧《雳剑》中饰演女一号,一个刚毅坚强的女军官“蒋冬梅”。
2011年2月,搭档王洛勇,在黄克敏执导的谍战剧《绝杀》中饰女特工“方晴”;5月,参演了胡意涓与黄军联合执导的民国初期家族情感大戏《锁梦楼》,首次尝试反派角色,塑造了一个既可怜又可恨的悲情人物“绿香”,谱写了一段虐心的民国豪门心机上位史。
2012年1月,参加了谍战戏《血刃》的演出,并与于震、何琳合作此剧。
2013年1月,和于小伟搭档,出演了民国悬疑剧《大米市》,饰演漂亮可爱的千金小姐“万青梅”;4月,加盟了由高云翔主演的清装后宫剧《多情江山》,饰演温柔贤良的“淑妃”;9月,加盟了由陈宝国主演的“无敌”系列第六部《信者无敌》的拍摄饰演“冬儿”,一个被迫沦落风尘后又参加抗日的歌女,也是剧中陈宝国最小的一房姨太太。
2014年1月,在李立群、李佳主演的都市情感剧《空巢姥爷》中一反时尚都市的形象饰演了一个好高骛远,好吃懒做的乡下妹子“李元媛”,是以悲剧收场的喜剧人物;3月,主演了海上救援题材作品《碧海雄心》,在剧中饰演袁泉的闺蜜“陈瑛”;7月,在于正执导的中国第一部集爱情、悬疑、魔幻为一体的古装探险戏《美人制造》中在剧中饰演痴情女“喜儿”。
2015年1月拍摄了都市喜剧《淑女涩男》,饰演女主角“安敏”,将外冷内热的霸道女总裁演绎的逗趣十足;4月,加盟《最后的战士》饰演“阿丽卡”,一个敢爱敢恨英勇善战的苗族部落公主,为了更好呈现从小在丛林长大、善骑射打斗的不一样的公主形象,蔡蝶更是主动请缨,将肤色画黑;9月,蔡蝶代表《淑女涩男》剧组出席安徽中秋晚会并演唱歌曲;10月,录制安徽卫视大型生活类益智节目《最佳选择》担任多期嘉宾主持;参演穿越电影《降龙传说》,饰演“荷花仙子”。
2016年4月,参与电影《校花与野出租》,饰演女一号“饶青”,一个背负生活重压,抑郁封闭的悲剧人物;5月,参与喜剧电影《机器男友》,饰演女一号“辛思娅”,一个遇上超级机器男神的逗比女屌丝。
2017年6月,拍摄民国传奇武侠喜剧《最后的武林》;9月,拍摄战争青春爱情电视剧《青春祭》,演员蔡蝶在剧中饰演“艾珍”。
2018年主演电视剧《初婚》,饰演“上官乐”。
2012年04月19日,蔡蝶拍摄新戏时在片场收留了流浪狗狗,并在微博上为慈善呐喊,支持网友们救助流浪动物,希望更多人尊重生命,善待每一个小动物,珍惜伴侣动物,拒绝食用猫狗肉。
2016年6月28日,由浙江省残疾人福利基金会、“名人明星关爱孤残儿童大联盟”、浙报公益联合举办的关爱孤残儿童活动在杭州举行,青年演员蔡蝶受邀出席活动并获封“关爱孤残儿童爱心大使”称号。活动现场蔡蝶不仅为孤残儿童带去关爱还与小朋友们做游戏、唱歌,积极互动。在访问环节蔡蝶表示:很感谢主办方的邀请,以后会继续参与公益活动,以实际行动回馈社会,也希望大家能够多多关注孤残儿童,为他们带去关爱。
她在《血刃》饰演的“唐尧”因其在剧中扮相可爱,演技纯熟被观众称为“最萌红军妹”;蔡蝶成功展现出女红军身上所具备的坚毅与不屈。
在《绝杀》中,她在剧中男扮女装的角色英气十足又不失女性柔美韵味,亦柔亦刚的造型十分惊艳。
蔡蝶饰演的角色大多各不相同,角色反差极大,可塑性强,她的标志性“小酒窝”更是收获大批粉丝的喜爱。笑起来甜美可人,不笑时冷艳犀利,被评价为“冰与火的混合体”。