2007年，與羅德元、李晨、鄭羅茜合作主演劇情電影《地下的天空》，在片中飾演 礦工丁井生，從而正式進(jìn)入演藝圈；同年，參加北京電視臺(tái)《紅樓夢中人》演員選秀活動(dòng)，獲得寶玉組五強(qiáng)，并進(jìn)入李少紅版《紅樓夢》的劇組。
2008年，出演李少紅執(zhí)導(dǎo)的古裝情感劇《紅樓夢》，在劇中飾演邢岫煙的丈夫、薛寶琴的哥哥薛蝌。
2009年，出演劉燁、高圓圓、李小冉主演的愛情電影《無人駕駛》，在片中飾演總是開車帶著不同女人的代駕男孩里加；隨后，簽約北京千易時(shí)代文化傳媒有限公司，成為旗下簽約藝人；同年，與鄭宇成、高圓圓、譚維維合作主演都市情感電影《成都，我愛你》。
2010年，與陳喬恩、黃曉明、曾志偉合作主演青春校園愛情電影《激浪青春》，在片中飾演陽光帥氣且有些叛逆的大學(xué)龍舟隊(duì)主力趙家豐；同年，出演劉燁、陳坤、張嘉譯主演的革命電影《建黨偉業(yè)》，在片中飾演中國共產(chǎn)黨早期領(lǐng)導(dǎo)人劉仁靜。
2011年，與杜雨露、孫興、周揚(yáng)合作主演諜戰(zhàn)劇《黎明前的暗戰(zhàn)》，在劇中飾演 代號(hào)“堅(jiān)冰”的地下黨員肖天濟(jì)；同年，主演姜?jiǎng)P陽執(zhí)導(dǎo)的都市情感劇《你是我的幸福》，在劇中飾演男主角嚴(yán)芒的小兒子嚴(yán)小磊，與李建義飾演一對(duì)父子；此外，他還獲得了“春季電視劇互聯(lián)網(wǎng)盛典”最佳男新人獎(jiǎng)。
2012年，與蘇青、朱剛?cè)請(qǐng)颉⒗瞽Z合作主演革命劇《鐵血男兒夏明翰》，在劇中飾演學(xué)生組織“砂子會(huì)”成員孫越澤；7月6日，其主演的驚悚懸疑電影《青魘》上映，而他在片中則飾演由于20前的心理陰影而夜不能寐且長期失眠的男主角郝冬。
2013年，出演關(guān)心、劉迦密執(zhí)導(dǎo)的微電影《安大略合約》，在片中飾演留學(xué)歸國的男主角潘小帥；7月27日，其主演的都市情感勵(lì)志劇《棋逢對(duì)手》在河北衛(wèi)視、廈門衛(wèi)視首播，而他在劇中則飾演了性格放蕩不羈、愛騎哈雷摩托車游走各處的男主角鄭墨，并為該劇演唱了主題曲《不要了》 ；同年，與周迅、朱亞文、秦海璐合作主演年代傳奇劇《紅高粱》，在劇中飾演女主角九兒青梅竹馬的初戀張俊杰。
2014年10月1日，其主演的劇情電影《黃金時(shí)代》上映，而他在片中則飾演了民國作家駱賓基；10月17日，其主演的劇情電影《藍(lán)色骨頭》上映；11月28日，其主演的劇情電影《推拿》上映，而他在片中則飾演了推拿中心的盲人推拿師小馬，這是他首次在影視作品嘗試盲人的角色；12月，獲得“國劇盛典”年度飛躍男演員獎(jiǎng)。
2015年，作為野生動(dòng)物實(shí)習(xí)飼養(yǎng)員參加了湖南衛(wèi)視原創(chuàng)動(dòng)物真人秀節(jié)目 《奇妙的朋友》的錄制；6月，擔(dān)任“上海國際電影節(jié)”亞洲新人獎(jiǎng)的評(píng)委；7月，入圍第17屆華鼎獎(jiǎng)中國百強(qiáng)電視劇最佳男配角獎(jiǎng)、中國百強(qiáng)電視劇最佳新銳獎(jiǎng)；9月，成為男性時(shí)尚雜志《智族GQ》金九刊暨六周年刊的封面人物；9月16日，獲得“GQ年度盛典”年度突破藝人獎(jiǎng)；8月20日，其主演的愛情電影《戀愛中的城市》上映，而他在片中則飾演了第三單元“巴黎篇”的男主角劉暢；同年，與孫儷、方中信、黃軒、高云翔合作主演古裝傳奇劇《羋月傳》，在劇中一人分飾二角，分別飾演了羋月的初戀情人春申君黃歇、羋月的男寵魏丑夫，該劇在全網(wǎng)的總播放量突破了200億；此外，他還獲得了“第10屆華語青年影像論壇”新銳男演員獎(jiǎng)。
2016年2月13日，其主演的古裝傳奇劇《女醫(yī)·明妃傳》在江蘇衛(wèi)視、東方衛(wèi)視播出，而他在劇中則飾演了明朝第七位皇帝明代宗朱祁鈺；3月21日，其主演的民國探案喜劇《獵人》在北京衛(wèi)視播出，而他在劇中則飾演了為了破案什么都敢做的男主角耶律麒；5月24日，其主演的職場情感劇《親愛的翻譯官》，而他在劇中則飾演了冷靜干練、又帶點(diǎn)憂郁氣質(zhì)的男主角程家陽，這也是他首次在影視作品嘗試翻譯官的角色，該劇不僅獲得了全國電視劇年度收視冠軍，而且平均收視率也都破2；6月25日，受邀出席“巴黎時(shí)裝周-Dior Homme2017年春夏時(shí)裝秀”；10月30日，憑 借電視劇《女醫(yī)·明妃傳》獲得“第三屆文榮獎(jiǎng)”最佳男主角獎(jiǎng)；12月16日，其主演的奇幻動(dòng)作電影《長城》上映；此外，他還獲得了“2017愛奇藝尖叫之夜”年度最佳電視劇演員獎(jiǎng)。
2017年1月，獲得“國劇盛典”年度實(shí)力演員獎(jiǎng)；3月，被聘任為了中國電視藝術(shù)家協(xié)會(huì)演員工作委員會(huì)常務(wù)理事；3月2日，獲得“中國電視劇品質(zhì)盛典”年度最受喜愛的品質(zhì)劇星獎(jiǎng)；3月31日，其主演的警匪動(dòng)作電影《非凡任務(wù)》上映，而他在片中則飾演了緝毒警察林凱，該片在上映第五天票房便突破了一億元人民幣；6月18日，獲得“微博電影之夜”微博突破表現(xiàn)演員獎(jiǎng)；6月22日，憑借電影《非凡任務(wù)》獲得“第20屆上海國際電影節(jié)-成龍動(dòng)作電影周”最佳動(dòng)作新人獎(jiǎng)；11月22日，獲得第14屆MAHB年度先生盛典年度最受歡迎藝人獎(jiǎng)；12月8日，獲得“商業(yè)星力量巔峰人物年度盛典”年度吸引力明星獎(jiǎng)；12月15日，黃軒主演馮小剛導(dǎo)演的電影《芳華》上映兩周票房突破十億人民幣 ，他在片中飾演文工團(tuán)“活雷鋒劉峰，他則憑借該片獲得第9屆中國電影導(dǎo)演協(xié)會(huì)年度男演員獎(jiǎng)的提名；12月22日，其主演的古裝電影《妖貓傳》上映，在片中飾演性格桀驁不羈的詩人白樂天，該片最終累計(jì)票房突破五億人民幣。
2018年9月，獲得第6屆“十大華語電影”年度男演員獎(jiǎng)；10月11日，黃軒出席了百度為其“私人訂制”的2018百度娛樂人物黃軒專場頒獎(jiǎng)禮活動(dòng)，并獲頒百度娛樂年度人物獎(jiǎng)；10月12日，與Angelababy領(lǐng)銜主演的都市情感創(chuàng)業(yè)劇《創(chuàng)業(yè)時(shí)代》首播，在劇中飾演從萬千創(chuàng)業(yè)者中脫穎而出的男主角郭鑫年，該劇上線19日網(wǎng)播量累計(jì)突破30億。
2019年3月，黃軒獲得“2019電視劇品質(zhì)盛典”年度觀眾喜愛品質(zhì)劇星獎(jiǎng)；5月，主演反特動(dòng)作劇《瞄準(zhǔn)》，在劇中飾演男主角蘇文謙；6月29日，與楊采鈺領(lǐng)銜主演的劇情電影《只有蕓知道》在新西蘭殺青，黃軒在片中飾演男主角東風(fēng)；9月8日，黃軒獲得第十七屆電影表演藝術(shù)學(xué)會(huì)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)的“學(xué)會(huì)獎(jiǎng)”。10月24日，主演電影《烏海》；10月，入圍第六屆“中國電視好演員”綠組男演員候選名單。
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