2004 yılında Hande Ataizi ile Melekler Adası dizisinde rol alan Yeşilçay, yine aynı yıl Anlat İstanbul filminde “Saliha” karakterini canlandırdı. 2005-2006 sezonunda atv’de yayımlanan Belalı Baldız dizisinde Berna Laçin ve Kenan Işık’la başrolü paylaştı. 2006 da Cem Özer’le “Sen Olmasaydın” adlı tiyatro oyununda rol aldı.

2007’de Ezo Gelin dizisinde “Ezo Gelin”i canlandırdı. Aynı yıl Mısır’da düzenlenen 31. Uluslararası Kahire Film Festivali’nin ana jürisinde yer aldı. 2010’da “Aşk ve Ceza”, 2012’de “Sultan” adlı dizilerde 2013’de ise “Aşk Kırmızı” filminde rol aldı. Yine 2013 yılında “Bebek İşi” ve 2014’de “Cinayet” dizilerinde rol alan Nurgül Yeşilçay, 2014’ün beğenilen dizilerinden Paramparça’da, Gülseren rolüne hayat verdi.