1998年,主演齐曼执导的革命剧《与周恩来同窗岁月》,在剧中饰演男主角周恩来,这是他的首部电视剧作品,从而正式进入演艺圈。1999年,与陈红、归亚蕾、赵文瑄、周迅合作出演古装宫廷剧《大明宫词》,在剧中饰演成年时期的唐玄宗李隆基,这是他首次在影视作品中尝试古装扮相;同年,参演王凤奎执导的剧情电影《给您道喜啦》。
2000年1月10日,与黄磊、周迅、刘若英、伊能静共同出演民国言情剧《人间四月天》首播,在剧中饰演林徽因的丈夫梁思成。2001年2月20日,其主演的古装剧《吕不韦传奇》播出,在剧中饰演中国第一位皇帝秦始皇;同年,主演汪建刚执导的都市爱情剧《花妮妹妹》;此外,他还主演了民国剧《蟋蟀大师》,在剧中饰演与蟋蟀结下不解情缘的男主角余之诚。
2002年,与胡靖钒、辛柏青联袂主演爱情电影《小城之春》,在片中饰演长期抱病、终日郁郁寡欢的男主角戴礼言;同年,与张晶晶共同出演剧情电影《走向太阳》,在片中饰演革命时期的音乐家郑律成,而他则凭借该片入围第9届中国电影华表奖优秀新人男演员奖。
2003年,与周迅、陈坤合作主演年代情感剧《买办之家》,在剧中饰演精明强干、才智过人的英国汇通银行买办余子鹏;同年,出演宋江波执导的剧情电影《灿烂的季节》。
2004年,与吴奇隆、张敏共同出演民国剧《风满楼》,在剧中饰演酷爱读书且知识渊博的敖家大少爷敖子书;同年,参演改编自张抗抗小说《作女》的家庭剧《卓尔的故事》;此外,他还与胡静、李宗翰联合主演了都市情感剧《婚前四周半》。2005年,与周迅搭档主演剧情电影《生死劫》,在片中饰演让人捉摸不透的男主角木玉。
2006年1月29日,与董洁、潘粤明联袂主演的年代剧《红衣坊》首播,他所饰演的汪仁昌在面对家仇国恨和情感的压力下,从一个朴实无华的制衣学徒变成独霸一方的奸恶商人;7月21日,其主演的家庭伦理剧《麻辣婆媳》首播,在剧中饰演身为高级工程师的男主角区大良;同年,与曾黎、刘敏涛、蒋恺联袂主演家庭伦理剧《罪之缘》,他所饰演的作家林枫因酒后驾车撞人逃逸而陷入自责和忏悔中。
2007年,与曾宝仪、归亚蕾、林雨申联合主演家庭伦理剧《麻辣婆媳2》;7月15日,与郑少秋、焦晃、归亚蕾联合出演的商战剧《荣归》播出,在剧中饰演李国荣的儿子李奕,与焦晃饰演一对父子。2008年,与袁立、黄维德、桑叶红联袂主演古装宫廷剧《母仪天下》,在剧中饰演儒雅多情又为情所困的汉元帝刘奭。
2009年,与吴京安、周海媚、赵毅合作主演创业励志剧《大潮如歌》。2010年,与宋佳、李立、杨小雪共同出演亲情伦理剧《杜鹃的女儿》;同年,主演王永执导的乡村剧《村支书》,在剧中担纲男主角,饰演县委组织部干事于东生。
2011年5月6日,与黄小蕾、贾青联合主演的都市爱情剧《三十而嫁》首播,在剧中饰演外表英俊、为事业努力奋斗的男主角杜晓昂;同年,出演麻又台执导的谍战剧《代号子弹》。
2014年,与柯蓝、唐曾、王鑫联合主演乡村剧《我们光荣的日子》,在剧中一人分饰二角,分别饰演了性格截然不同的亲兄弟孙五湖、孙四海,该剧于2016年10月29日首播;同年,与连奕名、萨日娜、倪大红联合主演亲情剧《七九河开》,在剧中饰演性格爱恨分明的霍赛。
2015年,与沙溢合作主演近代传奇剧《东方球王》,在剧中饰演李耀华的发小郑大海。2016年8月4日,与王茜华、沈航联袂主演的乡村亲情伦理剧《九九》首播,在剧中饰演温文尔雅、极富涵养的支教老师林为民。
2017年10月12日,与丁勇岱、张凯丽、马跃联合主演的人物传记剧《黄大年》播出,他所饰演的程果是个道德品质、学术水平皆优异的博士生;随后,其主演的乡村亲情伦理剧《幸福满院》播出,在剧中饰演有梦想、肯执着、有担当的李绍勇。