同年2月,参加新疆电视台的春节联欢晚会。16岁,她获得新疆舞蹈家协会的四级舞蹈考级培训教师资格。2001年3月,借调马兰基地参加总装备部文艺调演。同时,在3月-5月,佟丽娅还赴山东潍坊进行了实习演出。2001年6月,与香港卫视中文台拍摄申奥宣传片。9月,借调新疆歌舞团,参加全国少数民族文艺汇演,担任锡伯族舞蹈《喜上眉梢》女领舞,获得表演三等奖。2002年6月,获得首届《新疆小姐》大赛亚军。8月,随中央电视台参加《同一首歌》文艺演出。2002年10月-2003年3月,借调中国歌舞团一分团参加大型歌舞《秘境之旅》演出。2003年元月,参加中央电视台西部频道《魅力西部》春节特别节目,演出舞蹈《楼兰姑娘》《花儿为什么这样红》《玛露夏》等。2月,随新疆艺术学院青年艺术团赴香港演出。