سمیرا خلیلی در آثاری همچون فیلمهای "قجرزاده ها"، "شبی که ماه کامل شد"، "تهران شهر عشق" و سریالهای "روزی روزگاری مریخ"، "سالهای دور از خانه"، "مترجم"، "بعد از آزادی"، "ناخونک"، "شیوع" به عنوان بازیگر حضور داشته است.
سمیرا خلیلی همچنین سابقه حضور در نمایش "سه خواهر" را نیز به عنوان بازیگر در کارنامه هنری خود دارد.
