2008年，出演林俊辰執導的青春互動偶像劇《蘇菲日記》，在劇中飾演溫柔浪漫的護花使者肖楠，這是他的首部影視劇作品，從而正式進入演藝圈。
2010年10月20日，其主演的革命歷史劇《毛岸英》在CCTV-1首播，而他在劇中則飾演了毛澤東與楊開慧的兒子毛岸青，并因此受到關注。
2011年，與林熙越、閔春曉、張琛合作主演年代傳奇劇《紙船明燭照天燒》（又名《枯木逢春》），在劇中飾演血防大隊醫生來懷沙；隨后，出演了花箐執導的家庭喜劇《辣椒與泡菜》，在劇中飾演女主角李猜猜的前男友季風；9月23日，其出演的革命戰爭電影《辛亥革命》上映，而他在片中則飾演了清末革命家吳玉章；同年，出演漆銳執導的都市時尚網絡劇《新拼住時代》（又名《拼居》）；之后，與萬弘杰、章婷婷、陳偉棟合作主演青春勵志劇《警校生》，在劇中飾演身手矯健的狙擊手段黎；此外，他還出演了張澤鳴執導的愛情電影《非常之戀》，并在片中飾演了帥氣多金的男主角五一。
2012年，出演陳健執導的諜戰劇《伏弩》，在劇中飾演柔情十足卻為了個人理想而背離正途的李南，這也是他首次在影視劇嘗試反派角色；同年，出演劉毅然執導的年代傳奇劇《牦牛歲月》，在劇中飾演紅軍連長楊大勛；之后，出演楊陽執導的都市情感劇《今夜天使降臨》。
2013年，出演黃明升、馬華干執導的民國傳奇劇《城市獵人》，在劇中飾演偽造高手范洪齡；同年，與Nichkhun、徐璐、蔣勁夫合作主演中韓合拍的校園青春情感劇《一又二分之一的夏天》，在劇中飾演經濟管理系大三學生馬俊才。
2014年5月23日，魏大勛正式簽約杰偉品文化成為旗下簽約藝人；同年，與范逸臣、毛曉彤、楊洋合作主演勵志愛情電影《我是奮青》，在片中飾演老實敦厚的蹭住男何西；隨后，出演黃琇娥執導的劇情電影《握緊你的手》（原名《春天里》），在片中飾演因找不到工作而來到農村當村官的男主角李剛；同年，與陳偉霆、唐藝昕、冉旭合作主演家庭情感劇《因為愛情有幸福》，在劇中飾演女主角路小楠的表弟歐陽天宇，與唐藝昕飾演一對姐弟。
2015年7月10日，其主演的青春校園電影《梔子花開》上映，在片中飾演男主角許諾的好兄弟張在昌；之后，出演王利興執導的諜戰劇《灰雁》，在劇中飾演看上去冷酷無情、實則重情重義的男主角張子墨；11月，獲得“亞洲影響力·東方盛典”最具潛力新人獎。
2016年1月，參加江蘇衛視明星戀愛真人秀節目《我們相愛吧第二季》；同年，與文詠珊、郭雪芙、張籽沐合作主演民國穿越劇《相愛穿梭千年2：月光下的交換》，在劇中一人分飾二角，分別飾演了帥氣多金且風流倜儻的世亨集團公子哥孫祺龍、沉穩儒雅且身手了得的青月西餐廳老板張志剛；11月20日，作為固定嘉賓參加的湖南衛視建構式喜劇真人秀節目《頭號驚喜》首播；之后，出演白客、孔連順、鞭鞭于白水主演的青春校園勵志網絡劇《鮮肉老師》，在劇中飾演男主角王格必的死黨彪子。
2017年1月，參加的芒果TV推理綜藝節目《明星大偵探第二季》播出；2月，參加浙江衛視戶外競技真人秀節目《奔跑吧》義烏站的錄制 ；4月，出演阮惟新執導的都市懸疑推理劇《超感》第一季，在劇中飾演匡扶正義的男主角唐一修；5月，作為補位歌手參加的北京衛視明星跨界音樂節目《跨界歌王第二季》播出；9月22日，作為常駐嘉賓參加的芒果TV明星推理真人秀節目《明星大偵探第三季》開播，并參與演唱了節目主題曲《無罪說》；10月27日，與郭姝彤搭檔主演的愛情喜劇電影《因為愛情》上映，在片中飾演對愛情很執著又很糾結的男主角離合；10月28日，其參加的浙江衛視原創喜劇競演綜藝節目《喜劇總動員第二季》開播，最終獲得總決賽冠軍；11月6日，獲得網易時尚年度跨界盛典最具潛力男演員獎；11月22日，獲得第14屆MAHB年度先生盛典年度新勢力偶像獎；12月，與劉亦菲、井柏然、趙立新、劉敏濤等合作主演了民國傳奇劇《南煙齋筆錄》，在劇中飾演擁有赤子之心的青年才俊趙信執；12月15日，作為風隊成員參加的騰訊視頻《王者榮耀》實景真人對抗賽節目《王者出擊》播出。
2018年2月，作為固定嘉賓參加浙江衛視原創連續劇懸念式戶外真人秀節目《二十四小時第三季》；4月10日，由黎志執導、張佳編劇的都市女性鏡像劇《北京女子圖鑒》首播，魏大勛在劇中飾演陳可依的前男友楊大赫；5月，獻唱“五四青年節”特別歌曲《強國一代有我在》，并參演MV；7月2日，與焦俊艷領銜主演的都市懸疑推理劇《青春警事》首播，在劇中飾演正義且自戀的男主角唐一修，并為該劇演唱了片尾曲《無論》；此外，他還特別出演了都市職場劇《平凡的榮耀》。
2019年2月4日，參加中央廣播電視總臺春節聯歡晚會，與韓雪、關曉彤、王嘉、臺風少年團共同演唱歌曲《青春暢想》；2月5日，參加湖南衛視“全球華僑華人春節大聯歡”晚會，與白凱南、鄧男子共同表演了相聲《喜從天降》；3月30日，作為固定嘉賓參加的芒果TV實景解密體驗秀節目《密室大逃脫》首播；4月，作為畢業生代表參與演唱了中戲版《我愛你中國》；5月2日，參加湖南衛視“新青年 耀青春”紀念五四運動100周年文藝晚會，與周冬雨、楊紫、張碧晨、于朦朧共同演唱《強國一代有我在》；5月4日，其參加的《我們都是追夢人—— “五月的鮮花”全國大中學生文藝會演》在CCTV-1播出，與楊冪共同演唱歌曲《青春暢想》；與此同時，其作為“青春領航員”參加的浙江衛視文化旅游探索類節目《青春環游記》開播；6月18日，作為嘉賓觀察團參加的騰訊視頻二胎關系紀實真人秀節目《我們長大了》首播；7月18日，與彭昱暢、王大陸聯袂主演的喜劇電影《小小的愿望》上映，在片中飾演高遠的死黨張正陽；8月2日，作為固定嘉賓參加的愛奇藝觀察類真人秀節目《做家務的男人》首播；9月20日，參與原創青春燃動競技秀節目《頭號大玩家》；10月，入圍第六屆“中國電視好演員”綠組男演員候選名單；11月15日，魏大勛主演的愛情電影《大約在冬季》上映。
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