2000年，19岁的任家萱报名参加了“宇宙2000实力美少女选拔大赛”获得第一名，她与参赛成员田馥甄、陈嘉桦共同签约华研国际音乐，组成S.H.E组合，华研公司为任家萱起名Selina为艺名。
2001年9月，S.H.E正式出道，却因美国911事件一度被媒体忽略，且出道前普遍不被外界看好。三人在努力后才开始获得外界关注，她们的演艺之路这才开始延续下去，9月11日，正式发行首张专辑《女生宿舍》不到一周，台湾突破五万张，最后在台湾的销量达16万张，在全亚洲累计销售75万张，在各大歌曲排行榜位居女子组合新人冠军。
2002年，S.H.E组合演唱的《青春株式会社》列入台湾民生报年度十大专辑，该年度台湾组合销量冠军，销量突破28万张，成为台湾女子组合销售冠军，并首度前往中国内地、马来西亚与新加坡宣传；8月发行第三张专辑《美丽新世界》。
2003年1月23日，S.H.E的第一张精选专辑《Together》发行专辑中收录了《恋人未满》、《Remember》、《热带雨林》、《美丽新世界》等12首歌曲。
2004年，任家萱在台北师大公民教育与活动领导学系毕业，并取得了同校设计研究所硕士学位。在毕业典礼上，她应邀代表毕业生领唱校歌，并被校长授予“诚正奖章”，嘉许任家萱身为学生艺人的优良典范 。
2005年4月，任家萱与田馥甄、陈嘉桦共同主演的电视剧《真命天女》开机 ，在剧中，她饰演“周心蕾”；11月，S.H.E发行第八张专辑《不想长大》，连续5年入围台湾金曲奖。
2007年4月13日，S.H.E为专辑《PLAY》拍摄封套，专辑首次收录三人创作的作品，包括Ella作曲、Selina填词的《老婆》，以及Hebe作词的《说你爱我》。
线音乐俱乐部隆重举行数字音乐专辑《爱的地图》无线首发纪新闻发布会暨歌友会。
2010年3月30日，S.H.E表示单飞不解散；6月23日，任家萱和中视《我猜我猜我猜猜猜》节目签约一季，担任主持人。除了接下主持工作外，她还接下湖南卫视新剧《我和春天有个约会》，担任该剧主要角色；10月17日，该剧在上海开机，10月22日，任家萱与内地演员俞灏明在拍摄一场爆破戏时遭遇意外，造成两人身上均有不同程度的烧伤。
2011年1月19日，任家萱自烧伤后首度公开露面，召开感恩记者会宣布出院并返家休养，暂停一切演艺活动，开始复健运动，所属团体S.H.E的演艺活动由Hebe与Ella进行；10月，录制歌曲《爱我的每个人》；12月16日，发行个人首张EP《重作一个梦》，收录的三首歌曲，以过去、现在、未来的时态概念来纪录任家萱受伤之后的心路历程。
2012年3月27日，任家萱为代言化妆品牌出席宣传活动，正式宣布复出；6月23日，任家萱以S.H.E组合在第23届台湾金曲奖颁奖典礼再度回归舞台。
2013年4月1日，任家萱主持的综艺节目《小宇宙33号》正式播出 ；9月，凭借《小宇宙33号》入围第48届金钟奖综艺类节目主持人奖。
2014年1月，任家萱与曾国城主持综艺节目《最强大国民》的录制 ，1月23日，为电影《大稻埕》主题曲《青春是》音源公开 ；2月，获远见杂志邀请担任演讲人，分享她在受伤期间心路历程，在台湾地区各大院专学校举行巡回演讲，3月27日，与黄子佼担任“QQ音乐年度盛典”的主持人，首次主持内地大型活动 ；6月，为偶像剧《勇敢说出我爱你》演唱片尾曲《迷路》；6月8日，在台北市参加纯女性半程马拉松路跑活动，6月28日，在第25届流行音乐金曲奖颁奖礼中担任“音乐人的勇敢和爱”的引言人 ；7月，参与中央电视台节目《开讲啦》的录制，分享自烧伤事件以及后阶段复健历程。
2015年1月9日，任家萱发行个人首张音乐专辑《3.1415》，主打曲为《看我的》 ；4月26日 首次参加NikeNike Women's Half Marathon - Taipei 21公里女子半程马拉松赛——台北站，在皮肤汗腺受损身体不能正常排汗的情况下，以2小时34分的成绩完赛，在长跑照片曝光后24小时内获得17万网友点赞5月，为电影《少年班》演唱主题曲《你曾是少年》 ；10月，登上2015《嘉人》银十素颜主题封面，成为台湾首个登上内地五大杂志封面的歌手；10月18日，时隔半年第二次参加Nike Nike Women's Half Marathon - San Francisco 21公里女子半程马拉松赛——旧金山站。
2017年3月，和妹妹任容萱一起参与录制浙江卫视《熟悉的味道第二季》。
热门歌曲
01.爱我的每个人
02.管不着
03.重作一个梦
04.梦
专辑
3.1415
2015
重做一个梦
2011
2008年元宵节，S.H.E元宵喜乐会上为雪灾灾区捐款10万人民币；5月12日为汶川地震捐款60万人民币 。
2009年9月12日，S.H.E捐出约10万元的商演唱酬给慈济做灾后重建费用；12月14日，S.H.E出席光泉寒冬送温馨活动记者会，分享她们从小的读书心得，更与所有贵宾在巨型书本上，种下一株株的“一元幼苗”，象征用每一元种下每一棵知识的黄金种子，并在社会大众的关爱下成长茁壮。
2013年9月16日，任家萱出席“爱从1开始――零钱捐开跑活动”，呼吁大家可到全台湾超过670家全联福利中心门市投下零钱，让每一块钱都成为支持身心障碍朋友的背后力量，9月24日，受林口长庚的邀请，回到医院与医护人员一同带领宣誓守护病人隐私。
2014年7月，Selina在结束于北京举行的《通往勇气的秘径》主题演讲后，便马不停蹄赶赴上海参加CCTV-1国民励志节目《开讲啦》节目的录制，首度公开病痛中不曾提及的细节，引发现场观众数度哽咽泪流；8月，到高雄市医院去探视“八一高雄气爆”事件的受伤者；10月，出席台北市政府「与碍同行，台北微旅行」的活动，以自身经验呼吁民众为身障朋友加油打气；同年，一举剪下30厘米的头发，亲自到访癌症希望基金会，捐出了这束意义非凡的发束，希望透过自己的一点力量，帮助正在接受治疗的癌友不因掉发的副作用而中断或放弃治疗。
2015年8月15日，Selina跟张承中一起来到阳光基金会高雄重建中心参加复健表扬活动；9月，为八仙尘爆拍摄公益短片，并演唱公益歌曲《The Rose》；10月13日，参与2015雅诗兰黛粉红公益音乐会；11月4日，任家萱与先生张承中，到新北阳光重建中心探访八仙复健伤友，除分享陪伴家属的心得，Selina更以自身经验鼓励伤友，并捐款支持阳光烧伤生心理重建服务基金。
音乐奖项
▪ 2013 hito流行音乐奖年度十大华语歌曲 花又开好了 （获奖）
▪ 2013 hito流行音乐奖hito最佳团体 （获奖）
▪ 2012 Hito流行音乐奖最受欢迎女歌手 （获奖）
▪ 2009-11-19 第九届 全球华语歌曲排行榜年度最受欢迎组合 （获奖）
▪ 2009-01-18 第31届 香港十大中文金曲最佳团体 （提名）
▪ 2008-10-29 第八届 全球华语歌曲排行榜最受欢迎组合奖 （获奖）
▪ 2008-10-03 第十四届 新加坡金曲奖最受欢迎团体奖 （获奖）
▪ 2008-08-02 MTV亚洲大奖台湾地区最受欢迎歌手 （提名）
▪ 2008-07-30 香港新城国语力亚洲人气偶像奖 （获奖）
▪ 2007-11-17 新加坡金曲奖亚洲传媒大奖 Play （获奖）
▪ 2007-01-27 第29届 香港十大中文金曲秀流行歌手大奖 （获奖）
▪ 2007-01-25 第13届 全球华语音乐榜中榜港台最佳组合奖 （获奖）
▪ 2006-10-27 台湾金钟奖最佳女主角奖 （获奖）
▪ 2006-08-06 香港新城国语力歌曲奖 不想长大 （获奖）
▪ 2006-01-11 第12届 全球华语音乐榜中榜票选最受欢迎组合 （获奖）
▪ 2005-09-03 第5届 全球华语歌曲排行榜最受欢迎歌唱组合奖 （获奖）
▪ 2005-05-28 第16届 台湾金曲奖最佳重唱组合奖 奇幻旅程 （获奖）
▪ 2003-08-02 台湾金曲奖最佳重唱组合奖 美丽新世界 （获奖）
▪ 2002-03-29 台湾金曲奖最佳新人 女生宿舍 （获奖）
个人奖项
▪ 2012 2012 Music Radio中国Top排行榜颁奖典礼—港台最佳新人奖 （获奖）
▪ 2011 2011中国最美50人—重生之美 （获奖）
▪ 2008 2008 Hito流行音乐奖—年度十大华语歌曲 《你是我心内的一首歌》 （获奖）
▪ 2007 雪碧中国原创音乐流行排行榜总选最优秀合唱歌曲 《你是我心内的一首歌》 （获奖）
烧伤事故促成了她的卸妆，她卸掉了无懈可击的舞台形象，卸下了为了取悦而强调的性感姿态，抖落了附加在身上的符号、冠冕，显现出她脆弱的真身。卸妆之后的任家萱，显示出了有别于舞台上那种刀枪不入的女神式坚强，坚强地接受了现实。卸了妆的任家萱，给我们看到肉身之脆弱，人性之坚韧，亲情和友情之圆满。（南方都市报评）
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