1993年，因在一个公用电话亭等待打电话，意外被导演章家瑞发现，邀请她拍摄了电视剧《太阳鸽》，在其中扮演清纯的女中学生，从此开始了自己的演艺生涯，之后还参演了章家瑞执导的电视连续剧《张琴秋》和《都市女孩》。
1995年，17岁的郭柯宇主演的电影《红樱桃》在中国内地上映，同年凭借饰演的楚楚一角第2届上海国际电影节最佳女演员；1996年获得第19届大众电影百花奖最佳女演员和，并提名第16届中国电影金鸡奖最佳女演员。1997年获得第5届平壤国际电影节最佳女演员、第16届中国电影金鸡奖最佳女演员提名。但是非议、不实报道，使她对娱乐圈心灰意冷。随后她选择了低调的生活，渐渐淡出人们的视线。
1998年，出演楚奇自导自演的电视连续剧《你我一样》饰演夏南南。同年出演陈创、邢宇菲主演的《罪念》。
2000年，与李晨领衔主演电视电影《天使的翅膀》。同年参与柳云龙、杜雨露主演的悬疑推理侦破剧《非常案件》。
2001年，出演于慧、盖丽丽主演，根据池莉同名小说改编的电视剧《生活秀》；同年与郑晓宁，高虎合作，主演电视连续剧《最爱》。
2002年，因出演电影《真情三人行》而获新加坡中国电影展真情大使。
2003年，在描述现代人追求理想、梦想和创伤的电视剧《追梦谷》中饰演年轻的报社记者庄雨澜。同年凭借与王学兵主演的电视剧《生死之恋》提名第22届中国电视剧飞天奖优秀女演员。
2004年，在叶大鹰执导，侯勇主演的传记类电视剧《陈赓大将》中饰陈赓夫人王根英；同年主演电视连续剧《烈火金刚》。
2005年，与欧洋、周广斌三人成立追星族乐队，郭柯宇因词曲创作及乐队主唱的新身份被媒体关注。
2007年，与沈佳妮、张歆艺主演讲述80后成长故事的电视剧《爱是一颗幸福的子弹》，并演唱片尾曲《是否》。同年与姜武、刘蓓主演悬疑剧《决不放弃》。
2008年，与胡军、霍思燕主演叶大鹰执导的历史题材剧《西安事变》，在剧中饰演杨虎城将军的夫人谢葆真。同年在无厘头式都市爱情喜剧电影《完美新娘》中饰演诙谐女“杜蕾思”。
2009年，与崔林、金莎主演都市励志剧《大城市小浪漫》，在剧中饰演杨氏酒店集团的千金小姐杨天馨。同年与潘粤明主演叶大鹰执导的历史题材电影《天安门》，在片中饰演一位手风琴女教师。同年在郭德纲自导自演的喜剧电影《三笑之才子佳人》中饰演华府侍女石榴。
2010年，与郭晓冬、王千源联合主演谍战剧《我是真的》。同年出演医疗题材剧《无影灯下》。
2015年，4月在北京鼓楼西剧场参演戏剧《旧爱》，这是郭柯宇首次参演戏剧。
