Tak puas di bidang musik, Ayu Thalia melebarkan sayapnya dengan terjun ke dunia akting. Wanita 26 tahun ini diketahui telah membintangi berbagai judul FTV, diantaranya adalah Sendal Aja Punya Pasangan, Demi Harta & Duda Kaya, Akhir Hidup Ibu Kejam, dan Kuberikan Segalanya Untuk Papa.
Berkat kepiawaiannya dalam berakting, Ayu Thalia juga dipercaya menjadi pemeran sinetron. ‘Raden Kian Santang (2013), ‘Kami Bukan Malaikat’ (2013), ‘Si Cemong’ (2013), dan ‘Cinta Yang Sama’ (2013) merupakan beberapa judul sinetron yang ia bintangi.
Kecantikan Ayu Thalia juga berhasil membuatnya sering dipercaya menjadi bintang iklan berbagai produk ternama. Di akun instagram pribadinya, Ayu Thalia sering kali terlihat menerima endorsement dari berbagai produk. Ia bahkan didapuk menjadi model di showroom milik Rudy Salim, Prestige Motors.
Namanya kian dikenal publik setelah terlibat kasus dengan Nicholas Sean baru-baru ini.