1997年，校园青春剧《十七岁不哭》中饰演男主角简宁，从而正式进入演艺圈。

2002年，与李小璐、吕丽萍、孙一理合作主演清宫剧《十三格格》，在剧中饰演与十三格格一起长大并一直追求着她的男主角七贝勒。

2004年，与任泉、刘威、赵琳合作主演警匪剧《危情24小时》，在剧中饰演精明干练、经验丰富的反恐特警方进。

2005年，与刘烨、左小青、黄觉合作主演刑侦剧《一针见血》 ，在剧中饰演女主角樊丹的弟弟樊东。

2007年，与罗德元、黄轩、郑罗茜合作主演剧情电影《地下的天空》，在片中饰演矿工宋大明。同年，与王斑、嵇波、李东翰合作主演警匪悬疑剧《绝密押运》，在剧中饰演80后押运兵陶涛 ；同年，与国丽娜、齐奎合作主演数字电影《极限救援》，在片中饰演乐于助人、豪爽直率的出租车司机刘武塑。

2008年，与葛优、邬君梅、段奕宏合作主演桃色喜剧电影《桃花运》，在片中饰演老实善良且带点傻气的酒店厨师关祥，与小宋佳饰演一对情侣。同年6月，凭借电影《极限救援》获得“第11届上海电影节传媒大奖”最具潜力新人奖。

2009年，与廖凡、张译、杨烁合作主演抗战剧《生死线》，在剧中饰演宁守备团的上尉副官龙文章。

2010年与小宋佳、杨立新、霍思燕合作主演家庭情感剧《风车》（原名《我和我的小姨》），在剧中饰演做人真诚、做事讲义气的男主角梁尘 ，同年，与陈思诚、张译、杨幂合作主演都市情感剧《北京爱情故事》，在剧中饰演个性格温和、无欲无求的男主角吴狄，与此同时李晨还担任了该剧的监制。

2011年与马伊琍、尤勇合作主演年代情感剧《风和日丽》，在剧中饰演刚毅正直、深情专一的军官刘世军；之后，他还出演了赵宝刚执导的都市情感剧《北京青年》，在剧中饰演经济学硕士何东 。

2013年，与霍思燕、于越、杜江合作主演当代励志剧《草帽警察》，在剧中饰演心地善良温和、为人稳重踏实的男主角刘五四 ；同年，与靳东、潘虹、高鑫合作主演医疗剧《到爱的距离》，在剧中饰演普外科主任李睿。